Наукова робота. Стійкість деревних рослин до умов урбанізованого середовища

Роботу виконала:
Петрусенко Олеся,
учениця 9 класу
КЗ СОР Глухівського ліцею-інтернату
з посиленою військово-фізичною підготовкою
м. Глухів, Сумська область

Науковий керівник:
Ащеулова Інна Петрівна,
учителька географії
КЗ СОР Глухівського ліцею-інтернату
з посиленою військово-фізичною підготовкою
м. Глухів, Сумська область,
фіналістка IV Всеукраїнського Інтернет-конкурсу 
„УЧИТЕЛЬ РОКУ–2019” за версією
науково-популярного природничого журналу
„КОЛОСОК” у номінації „Географія”

ВСТУП

Особливе середовище створюється для рослин у поселеннях людини й насамперед у містах. У зв’язку із зростанням урбанізації (за прогнозами вчених, у другій половині XXI століття 2/3 населення планети житимуть у містах) [16] повсякденне «зелене» оточення людини дедалі більше становлять міські рослини.

Забруднення атмосфери негативно впливає на зелені насадження, приводячи до порушень фізіологічних і біохімічних процесів, викликаючи пошкодження листків, загальне погіршення існування й навіть загибель рослин [1].

Проте деякі рослини можуть зростати на території міського середовища, адаптуючись до дії газів. Кожен вид рослин має різну стійкість до шкідливих сполук. Зазвичай у зоні забруднень одні види рослин сильно пошкоджуються й навіть гинуть, інші – різко знижують продуктивність, треті не мають ознак ушкодження й успішно виконують функцію очищення повітря від шкідливих домішок. Є відмінності й у стійкості рослин до окремих шкідливих газів і пилу.

У містах дерева здійснюють детоксикацію газоподібних викидів, виконують ландшафтну, рекреаційну та естетичну функцію. Причому листяні види дерев більш стійкі до забруднюючих речовин, ніж хвойні. Це пояснюється щорічною зміною їх листків. Листяні дерева накопичують токсиканти в оболонках листка, тому важливим є виявлення змін основного фотосинтетичного апарату рослин – листків саме листяних деревних рослин, так як ці зміни відображають реакцію рослин на техногенне забруднення. Щоб успішно вирощувати рослини в місті та повною мірою використовувати їх корисний вплив, треба добре знати ті особливі та значною мірою незвичні умови, які може рослина мати в міському середовищі [2].

Актуальність роботи. Раціональне використання озеленених територій у межах міста є одним з найбільш актуальних завдань при створенні комфортних умов для життєдіяльності людини. Однак в умовах урбанізованого середовища рослини піддаються сильному техногенному та антропогенному навантаженню, у результаті цього знижується рівень життєздатності деревної рослинності та її середовищеутворююча функція.

Забруднення середовища проживання призводить до пригнічення та загибелі зелених насаджень, що є причиною поширення й росту різних хвороб. Усе частіше ми зустрічаємося з алергіями (від риніту до бронхіальної астми), серцево – судинними хворобами, розладами шлунково – кишкового тракту, різними психозами, ослабленням імунної системи й багатьма іншими хворобами [3].

У міських умовах рослини відчувають вплив безлічі антропогенних факторів: загазованість, задимленість і запиленість повітря, засолення ґрунту, асфальтування, ущільнення й кам’янисті ґрунти, зміна температурного й водного режимів, підземний вплив на кореневу систему, неправильні й стихійні насадження, освітлення в нічний час, що веде до різкого пригнічення дерев і навіть до їх загибелі. Тож, нині, оцінка стану деревних рослин, особливо в міських умовах, є необхідним й актуальним завданням.

Мета роботи – оцінити ступінь пригнічення дерев, що виростають у різних зонах міста під дією антропогенних факторів на прикладі липи серцелистої (Tilia cordata) для усвідомлення ситуації, що зараз склалася.

Завдання роботи: вивчити видовий склад деревних рослин у місті Глухові, провести фенологічні спостереження за зміною липи серцелистої протягом вегетаційного періоду; виявити уражені та відмерлі частини листка липи в різних зелених зонах міста; зробити висновок стосовно наслідків впливу антропогенного навантаження на стан рослин. Розробити рекомендації щодо поліпшення ландшафтно-планувальної організації міської території, вибору асортименту деревних порід стійких до забруднення на вулицях м. Глухова.

Об’єкт дослідження: липа серцелиста (Tilia cordata) .

Предмет дослідження: стан липи серцелистої в різних зелених зонах міста на прикладі листків дерева.

Новизна роботи: проведене комплексне дослідження стану липи серцелистої в селітебній зоні міста Глухова. Доведено, що деревостани липи, що ростуть у межах міста, схильні до впливу різного ступеня антропогенного й техногенного навантажень.

Практична цінність: полягає в розробці рекомендацій щодо поліпшення ландшафтно-планувальної організації міської території, вибору асортименту деревних порід, стійких до забруднення; матеріали дослідження можуть використовуватися на уроках екології, біології, географії та на курсах за вибором і на факультативних заняттях.

Методи дослідження: візуальні методи спостережень за набуханням, розпусканням бруньок, цвітінням липи, пожовтінням та опаданням листків. Математичні методи: обчислення відсотка ураженої тканини листка за вагою квадрата та силуету листка [14]. Лабораторні методи: дослідження кількості пилу на одиницю площі листка – змив пилу з листків та фільтрування отриманої рідини. Робота з мікроскопом. Порівняльні методи.

РОЗДІЛ 1. ТРАНСФОРМАЦІЯ ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА В УРБАЕКОСИСТЕМАХ ТА ЙОГО ВПЛИВ НА ЖИТТЄДІ ЯЛЬНІСТЬ РОСЛИН

1.1. Місто, як специфічне екологічне середовище

Уявлення про місто як гарант високої якості життя, що забезпечує жителю міста чистоту, зручність та якісне медичне забезпечення, склалося в XIX ст. У другій половині XX століття ситуація докорінно змінилася. Міста залишилися центрами економічної, політичної і культурної сфери, але якість міського життя виявилася набагато нижчою порівняно із сільськими населеними пунктами.

Міста навряд чи можна назвати екосистемами в загальноприйнятому сенсі цього слова. У них відсутні основні властивості екосистем: здатність до саморегуляції (гомеостазу) і кругообігу речовин. Людина «запечатує» поверхню землі асфальтом і будівлями, руйнує природні екосистеми й замінює їх антропогенними [5].

Основні екологічні фактори в містах істотно відрізняються від тих, що впливають на рослини в природному середовищі. Найчастіше звертається увага на особливості повітряного середовища (забруднення, запилення), найбільш відчутно сприймаються людиною. Проте в міських умовах сильно видозмінені й інші фактори (температура, світловий та гідрологічний режим, ґрунтовий покрив тощо), що часто негативно впливають на життєдіяльність рослинних організмів [18].

Температурний режим у міському середовищі незвичайний для рослин та визначається специфічним мікрокліматом міста: добовий хід температур у місті виражений не так різко, як в околицях, спостерігається ослаблення заморозків, подовження періоду з позитивною температурою повітря. Узимку на тих дільницях міста, де прибирають сніг, ґрунти сильно охолоджуються й промерзають. Вельми істотні такі особливості , як денне нагрівання асфальту і кам’яних стін будинків і посилене теплове випромінювання від них вночі [7].

Міські території представляють собою своєрідні «острова тепла», які характеризуються підвищеними, порівняно з фоновими, температурами; їх вплив поширюється й на навколишні території [4]. Важливим для рослин фактором, викликаним потеплінням повітря, є подовження вегетаційного періоду й більш раннє зацвітання. У той же час зелені насадження значно знижують теплову радіацію в містах, тому влітку в жаркі дні в скверах і на бульварах температура повітря нижча в середньому на 7-8º С[5].

Світловий режим у місті визначається не тільки географічним положенням місцевості, що обумовлює кількість надходження сонячної радіації, а й станом атмосферного повітря. Значне зниження приходу сонячної радіації відбувається через запилення й задимленість повітря. У містах змінюється якість світла, тобто його спектральний склад. Світло містить менше ультрафіолетових променів і фотосинтетично активної радіації (ФАР). Комплекс даних факторів негативно впливає на інтенсивність фотосинтезу рослин [10].

Крім того, можливо, що на фотоперіодичні процеси в рослин у місті впливає такий фактор, як ранкове, вечірнє й нічне освітлення ліхтарями , хоча його інтенсивність недостатня для впливу на процеси фотосинтезу[12].

Гідрологічний режим територій міст характеризується обмеженим надходженням води в ґрунт через асфальтові покриття, хоча найчастіше в межах міста опадів випадає більше, ніж у передмістях. Значна кількість вологи втрачається для рослин, надходячи в каналізаційну систему. Крім того, водний режим рослин у місті ускладнюється підвищеною сухістю повітря, перегріванням запилених листків і впливом забруднюючих речовин на цілісність продихів [7]. Ізольовано зростаючі дерева в міських умовах страждають від перегріву листкової поверхні й втрати води шляхом транспірації. Таким чином, міста представляють собою більш «сухі» території на тлі навколишнього природного ландшафту. Тож, що за станом фізіологічних процесів міські рослини в порівнянні з їх «побратимами» у природних рослинних угрупованнях тих же районів часто бувають ослаблені, а по ряду характеристик «почуваються» так, як би вони росли значно південніше. Показники сольового обміну, водного режиму та інших процесів ближче до величин, характерних для рослин степів і пустель [18].

Ґрунтові фактори в міських умовах дуже своєрідні. Значні площі сучасних міст займають так звані «екрановані ґрунти», закриті асфальтовим або бетонним покриттям. Погіршується аерація ґрунту, змінюється їх водний, газовий і тепловий режим, при цьому нормальний розвиток кореневих систем стає неможливим. У містах щорічно при збиранні та спалюванні листя з кругообігу речовин вилучаються необхідні поживні речовини, крім того, це збільшує глибину промерзання ґрунту (через відсутність підстилки). У той же час міські ґрунти забруднюються важкими металами, солями, нафтопродуктами, пилом, цементної крихтою, органічними речовинами, тощо [5]. Мінеральне живлення рослин у місті ускладнено тим, що часто відзначається недолік необхідних, життєво важливих елементів (азот, фосфор, калій, кальцій) [12].

Антропогенні фактори. Однією з найскладніших форм впливу міст на природне середовище є його забруднення, тобто принесення в середовище або виникнення в ній нових, звичайно нехарактерних для нього хімічних, фізичних, біологічних агентів і енергетичних потоків, що підвищують їх фоновий рівень. Це призводять до порушення функціонування екосистем або їх окремих елементів [2].

Рослини ростуть у містах усюди: у парках, садках, на газонах і просто вздовж вулиць. Вони мають санітарно-гігієнічне та декоративне значення. Чимало жителів міст вирощують їх у себе на балконі й у квартирі. Виник рух за озеленення промислових приміщень.

Рослини створюють у людини відчуття комфорту, оптимізують газовий склад повітря, виділяючи кисень і поглинаючи вуглекислий газ. Дуже важливим є правильний підбір для міського озеленення порід деревно-чагарникових рослин. Перевага повинна надаватися видам, що мають здатність очищувати повітря від тих чи інших забруднень. Так, біла акація та липа особливо добре поглинають оксиди азоту й сірки, каштан — важкі метали, клен гостролистий – органічні сполуки типу фенолів [15]. Це дає можливість підбирати деревні породи так, щоб вони відповідали типу забруднення, що характерне для певної ділянки міста, що озеленюється. У всіх рослин виражена здатність поглинати пил. Особливо ефективні щодо цього шпилькові породи. Проте завдяки тому, що вони вічнозелені, вони надто чутливі до пило – і газозабруднення, тому для стійкого озеленення промислових міст мало придатні. Поглинають пил і листяні породи: тополя – до 0,55г пилу на 1 мг листової поверхні, липа – 1,32, в’яз – 3,39. У результаті за одне літо каштан кінський поглинає 16кг пилу, ясен звичайний — 27кг, клени – 28 – 30кг. Парки та лісопарки – це «легені» міст, що поглинають пил та виробляють кисень [4].

Озеленення — це найбільш ефективний спосіб оптимізації міського середовища. Найбільш важливим воно є для міст, що мають підприємства гірничої та металургійної промисловості. Проведені дослідження доводять, що є чимало видів рослин, здатних рости на відвалах гірських порід, а після відповідної підготовки — і на золошламових субстратах [8].

Місцями відпочинку населення служать парки й приміські рекреаційні ліси. Їх екологічне та естетичне значення дуже важливе. Але в багатьох містах стан парків і лісів незадовільний. При малій їхній площі та високій чисельності населення міста ці угруповання зазнають сильного витоптування, що стимулює особливу рекреаційну сукцесію. У ході такої сукцесії, змінюється склад травостою. За більш сильного витоптування гине поріст деревних порід. У таких лісах збіднюється фауна, зникає велика кількість видів птахів. Запобігти цим негативним явищам можна лише одним способом: площа лісопаркової території міста повинна відповідати чисельності населення міста [13].

Інший важливий компонент міста — газони. Звичайно їх засівають сумішшю трав: кострицею, тонконогом луговим, багаторічним райграсом. Такі газони потребують догляду, основною формою якого є часте викошування. Якщо воно не проводиться, то під впливом витоптування газон швидко заростає бур’янами, одним з яких є кульбаба. Просапування таких газонів стійкого ефекту не дає.

У процесі розвитку міст відбуваються значні просторово-тимчасові зміни в балансі речовини й енергії та порушення структур природних зв’язків. У містах процес антропогенної трансформації природного середовища має багатопрофільний і багатоплановий характер [15]. Тож, відстеження всіх цих явищ в ході екологічного моніторингу потребує конкретизації цілей, вибір найбільш головних й інформативних параметрів. Цього можна досягти тільки шляхом виділення з великої кількості показників певних ключових параметрів, що характеризують стан навколишнього середовища. Моніторинг останніх дозволяє здійснювати адекватну оцінку існуючої екологічної ситуації й прогнозувати її подальший розвиток [6].

У містах різноманітність умов існування рослин формується під впливом природної і соціальної підсистем урбогеосоціосистеми. Провідну роль відіграє діяльність людини. В більш широкому контексті урбанізовану території потрібно розглядати як ландшафтний комплекс у якому існують природні, техногенні і соціальні компоненти [10].

Від успішного вирішення проблем залежить здоров’я людей, продуктивність їхньої праці. При цьому необхідно всебічно враховувати особливості природи та клімату, не повинно бути єдиного стандарту при проектуванні міст в різних природних умовах.

1.2. Механізм стійкості деревних рослин до техногенних факторів

Рослини відіграють величезну роль у нашому житті. Вони є потужним фактором захисту міських територій від пилу, газів, шуму, вітру, виділяють кисень, захищають від сонячної радіації, регулюють вологий режим, а також виконують дуже важливу декоративно – естетичну роль, точніше кажучи, створюють і оздоровлюють середовище проживання людини.

Здавалося б, людина все менше й менше залежить від природи, підпорядковуючи її своєму впливу, змінює її щоб зручно й вигідно. Але це не проходить для неї безслідно й призводить до серйозних порушень довкілля та загибелі рослин і тварин. Забруднення середовища проживання призводить до пригнічення та загибелі зелених насаджень, що є причиною поширення й росту різних хвороб. Усе частіше ми зустрічаємося з алергіями, серцево – судинними хворобами, розладами шлунково – кишкового тракту, різними психозами й багатьма іншими захворюваннями [3].

У міських умовах рослини відчувають вплив безлічі антропогенних факторів: загазованість, задимленість і запиленість повітря, засолення ґрунту, асфальтування, ущільнення й кам’янисті ґрунти, зміна температурного й водного режимів, підземний вплив на кореневу систему, неправильні і стихійні посадки, освітлення в нічний час, що призводять до різкого пригнічення дерев і навіть до їх загибелі [18].

В умовах урбанізованого середовища до трансформації схильні в першу чергу біохімічні властивості, фізіологія, і як наслідок, морфоструктура рослин. Ступінь пошкодження рослин залежить від двох факторів – концентрації токсичної речовини та тривалості його впливу [9].

В умовах техногенного середовища в дерев знижується асиміляційна активність, спостерігається зменшення вмісту хлорофілу, зміна будови хлоропластів, кислотність клітинного соку; під впливом токсичних речовин знижується вміст аскорбінової кислоти, нуклеїнових кислот, білків, клітковини, знижується здатність виділяти фітонциди, змінюється активність ферментів, порушується водний режим рослин, знижується фертильність пилку [12].

Пил, що осів екранує листок, знижуючи надходження до пігментів фотосинтетично активної радіації (близько 5-14%) і, навпаки, стрімко збільшуючи поглинання теплового випромінювання (на 25 – 33%). Унаслідок цього листок перегрівається (на 1-1,5ºС), збільшується витрата води на транспірацію, скорочується продуктивність фотосинтезу. Хімічна дія пилу проявляється після розчинення її у воді та проникнення до внутрішніх тканин організму. Дія на рослину мінеральних водорозчинних частинок нерідко викликає локальні опіки на листках, а при тривалому запиленні – послаблення та загибель рослин [9].

У цілому в містах спостерігається тенденція ксерофітизації: дерева мають розріджену крону, дрібні листки, змінився ріст пагонів, з’являються некрози листків.

В урбоекосистемах відбувається порушення феноритмів росту та розвитку деревних рослин:прискорюються початкові фази розпускання бруньок, облиствлення пагонів, початок цвітіння та листопаду, скорочуються строки та глибина спокою [11].

Комплекс негативних факторів урбанізованого середовища призводить до зниження в 2-3 рази тривалості життя міських рослин [10].

Реакція на дію наростаючих стресових факторів у рослин складається з ряду поступових етапів. Спочатку змінюються метаболізм і біохімічні процеси рослин, потім спостерігаються зміни морфоструктури рослин, пізніше починає проявлятися трансформація вікової структури популяції [21]. Завершується цей процес зниженням кількості виду та повним його випадінням з рослинного покриву. На кожному з перерахованих рівнів існують адаптації рослин, тому дуже важливо дослідити початкові етапи трансформації, тобто фізіологічні та біохімічні основи реакції рослин на забруднення середовища для того, щоб передбачити його наступні етапи [18].

РОЗДІЛ 2. ОЦІНКА СТІЙКОСТІ ДЕРЕВНИХ РОСЛИН ДО ФАКТОРІВ МІСЬКОГО СЕРЕДОВИЩА

2.1. Структура розміщення та видовий склад зелених насаджень міста Глухова Сумської області

Місто Глухів розташоване у північно-східній частині України, у межах найбільш низинної частини Українського Полісся, територію якого обрамляє річка Есмань, на берегах якої розкинулось місто. На річці є кілька великих загат. Територія міста знаходиться в межах Воронезького кристалічного масиву, а саме на його південно-західному схилі, тому тут присутні хвилясто-горбисті форми поверхні, утворені переважно піщаними й супіщаними льодовиковими відкладами. Центр міста — це високий пагорб з крутими схилами. Відстань до обласного центру (місто Суми) 143 км. [19]

Клімат Глухова помірно – континентальний, зими помірно холодні.

Середньодобова температура найхолоднішого місяця (січня) року — 6,7 С°. Середньодобова температура найтеплішого місяця (липня) року + 19,6 С°. Середньорічна кількість опадів у місті у 2013 році склала 646,8 мм. [20].

Найбільша швидкість вітру — узимку, найменша — у липні-серпні. У січні вона в середньому становить 4,4 м/с, у липні — 3,1 м/с. Відносна вологість повітря в середньому за рік становить 78%, мінімальна вона в червні (64%), максимальна ж — у грудні (89%) [19].

Глухів знаходиться у південних межах зони мішаних лісів у східній частині Українського Полісся. Ґрунти зони дерново-підзолисті й болотні. Природну рослинність складають лісові, галявинні і болотні види. З лісів переважають соснові (бори), дубово-соснові (субори) і дубові .

Ліси, лісові насадження, парки та сади займають значну частину території міста. На одного мешканця припадає в декілька раз більше площ зелених насаджень, ніж це передбачено міжнародними нормами (за якими цей показник має бути не меншим за 20 м²) [20]. Місто розташоване посередині зони хвойно-широколистих лісів.

Станом на 2005 рік забруднення атмосферного повітря шкідливими речовинами від транспортних засобів у місті становило 1,9 тони, що становить 3,8% від загального показника області [20].

На території міста Глухова зустрічається значна кількість видів деревних рослин (табл.2.1.), що належать, у переважній більшості до представників таких родин: Липові, Гіркокаштанові, Березові, Букові, Вербові, Розові, Бобові, В’язові (відділ Покритонасінні), Соснові, Кипарисові (відділ Голонасінні).

Таблиця 2.1. 

Видовий склад деревних рослин міста Глухова

Міські зелені насадження включають насадження (зелені зони) загального користування (парки, сквери, ліси, сади), обмеженого користування – насадження на територіях житлових і громадських будинків, шкіл, дитячих закладів, промислових підприємств, спортивних споруд, закладів охорони здоров’я та спеціального призначення – захисні смуги магістралей та вулиць. В умовах сучасної урбанізації все більшого значення набувають міські насадження. Значний відсоток озеленення міст та населених пунктів посідає липа.

Аналіз видового складу дерев показав, що у всіх зелених зонах міста переважають родини липових та кленових. Серед лип зустрічаються серцелиста та європейська. Липа серцелиста має ряд переваг. Вона газостійка, ефективно осаджує пил, має розвинуту крону. Її щільно облистяна крона затримує у 5-6 разів більше пилу, ніж листя тополі, знижує шуми, послаблює натиск вітру, має надзвичайно декоративний вигляд під час цвітіння. У несприятливих ґрунтово-кліматичних умовах міста живе 80-150 років [18]. Для озеленення міст України найбільш поширенна липа серцелиста (Tilia cordata Mill.). Але зараз склалася така ситуація, коли відчувається значний дефіцит у посадковому матеріалі взагалі й липи зокрема. Насіння липи має глибокий стан спокою, що призводить до проростання тільки на 3-4-й рік після збору [18]. Щоб отримати стандартний посадковий матеріал з високим штамбом та розвиненою кроною, необхідно вирощувати його в розсаднику 8-12 років залежно від призначення. Так, на підготовку матеріалу для алейних насаджень може піти до 20 років [1].

Промислові та інші підприємства, а також автомобільний транспорт викидають у повітря величезну кількість різних відходів: пилу, аерозолів, кіптяви й хімічних речовин, що отруюють навколишнє середовище. Липа активно адсорбує хімічні сполуки й нагромаджує їх у своїх тканинах, а восени разом з листям скидає на землю. Пил та кіптява затримуються на поверхні липкого листя, а потім роса й дощ змивають їх на землю. Отже липа — чудовий фільтр, що забезпечує чистоту повітря, постійно діюча фабрика, що поглинає вуглекислий газ і виділяє кисень [4].

Слід зазначити, що незважаючи на брак необхідних коштів, у місті створюються нові озеленені території, де на міських пустирях висаджено дерева та чагарники, проведено їх облаштунок, створено нові місця відпочинку.

За результатами досліджень можна зробити однозначний висновок: у місті Глухові проблема розширення асортименту деревних рослин для озеленення доволі актуальна.

2.2. Результати фенологічних спостережень за липою серцелистою (Tilia cordata)

При вивченні стану деревних насаджень, ми проводили спостереження за сезонними змінами липи серцелистої. Багато дослідників відзначають порушення феноритмів росту та розвитку рослин і прискорення процесів старіння в умовах техногенного забруднення навколишнього середовища.

Спостереження проводились з квітня по жовтень у трьох місцях міста, у різних зелених зонах (Додаток А). Перше точка спостереження знаходиться в північно-східній частині міста, на вулиці Гоголя, що належить до зеленої зони спеціального призначення. Липи насаджені вздовж автомобільної магістралі. Вулиця має одноповерхові житлові забудови. Поруч розташоване промислове підприємство – Глухівський хлібокомбінат. По магістралі рух транспорту необмежений. Переміщуються як легкові, так і вантажні автомобілі. На початку вулиці, біля точки спостереження, розташована автобусна зупинка. Зелені насадження розміщенні на відстані одного метра від проїжджої частини дороги у вигляді однорядних насаджень.

Друга точка розташована в центральній частині міста, у зеленій зоні загального користування. Це сквер М.Березовського та Д.Бортнянського, улюблене місце відпочинку жителів та гостей міста. Точка спостереження розміщена біля світлофора, з боку вулиці Терещенків. По вулиці рух транспорту обмежений, заборонено переміщення вантажних автомашин, але завантаженість транспортом висока, поруч знаходиться міський автовокзал та зупинки маршрутних таксі. Сквер оточують багатоповерхові забудови, що розташовані доволі щільно, що затруднює продування між деревами.

Третя точка спостережень належить до зеленої зони обмеженого користування й знаходиться в парку школи – інтернату, що розміщений на вулиці Жужоми в південно-західній частині міста Глухова. Парк знаходиться на відстані близько 60 метрів від автомобільної магістралі. Поруч з парком школи розташована місцева кочегарня, що працює на природному газі. Забудови розташовані лише з одного боку парку, зі сторони автомобільної магістралі. З іншої сторони розташоване місцеве озеро.

Для проведення спостережень були відібрані модельні дерева одного віку й розвитку ( 15-20 років). Дослідними вважаються дерева, що ростуть в місцях сильного забруднення атмосфери поблизу котелень, шахт, розрізів, автодоріг. Для контролю були вибрані дерева з чистих місць проживання. Вибрані модельні дерева відзначили етикеткою [14].

Усі вимірювання та спостереження (табл.2.2.) проводили в середній частині крони з північної або західної сторони дерева [16].

Таблиця 2.2.

Дати настання фенологічних фаз у липи серцелистої у різних зонах міста.

За період спостережень відмічена певна відмінність в настанні окремих фенофаз у липи, що росте в різних зелених зонах (Додаток Б). Усі фенологічні фази раніше наступали на території цієї вулиці. Пізніше всього – на території парку школи-інтернату. Якщо відмінності в розпусканні бруньок не досить різняться: між датою на вулиці Гоголя та парку школи-інтернату – 7 діб (рис.2.1.), то відмінності у цвітінні та опаданні листків доволі значні: між зазначеними вище точками – 12 діб (рис.2.2.).

Рис.2.1. Діаграма періоду розпускання бруньок у різних точках міста Глухова

Рис.2.2. Діаграма початку пожовтіння листків у різних точках міста Глухова

Розпускання бруньок раніше відбувається на території вулиці Гоголя, найпізніше у парку школи-інтернату. Різниця між часом розпускання бруньок складає 7 днів між деревами на вулиці Гоголя та шкільним парком. Між деревами на вулиці Гоголя та центром міста – 4 дні, а між деревами центрального скверу та шкільним парком – 3 дні.

Жовтіння листків, тобто період їх відмирання настає також раніше на вулиці Гоголя, як у шкільному парку в цей час ще дерева стоять зелені, продовжують свою життєдіяльність. Різниця між даною фенофазою в названих точках складає 12 днів.

Проведені нами спостереження показали, що в місцях з найбільшою концентрацією автомобілів та промислових підприємств, настання фенофаз відбувається раніше, але й осіннє розцвічування та опадання настає також раніше, що говорить про несприятливі умови навколишнього середовища. У нашому випадку найбільш несприятливі умови на вулиці Гоголя та в центрі міста в сквері Березовського та Бортнянського, ніж у парку школи-інтернату.

2.3. Дослідження стану листків липи серцелистої (Tilia cordata) у різних зонах міста Глухова

З метою кількісної та якісної оцінки насаджень у місті нами були проведені описи липи серцелистої з фіксуванням вад листків у різних функціональних зонах міста.

При дослідженні змін листків у липи серцелистої, насадженої в межах міста звернули увагу на зміну їх забарвлення, наявність і тип некрозів, початок дефоліації. Зміна забарвлення листків – це в більшості випадків неспецифічна реакція на різні стреси. Хлороз – бліде забарвлення листків між жилками. Некрози – відмирання органічних ділянок тканини [14].

Під час візуального огляду серед ста досліджених листків липи з вулиці Гоголя було виявлено 47 екземплярів з наявністю хлорозів (рис.2.3.). Некрози наявні у всіх листках, серед них точковий некроз мають 26 листка, плямистий – 58, крайовий – 10, риб’ячого скелету – 6 (рис.2.4.). Серед досліджених ста листків в центрі міста в парку Д.Бортнянського та М.Березовського хлорозів 19 екземплярів (рис.2.3.). Некрози виявлені в 90 листках, з них плямистий некроз – 14 листків, точковий – 71, крайовий – 5 (рис.2.4.). В парку школи-інтернату візуальне дослідження виявило некрози в 78 листків, серед яких точковий – 72 листка, плямистий – 4, 2 – крайовий некроз. Хлорози в даній точці дослідження відсутні.

Рис. 2.3. Діаграма кількості хлорозів на листках у різних точках міста

Рис. 2.4. Діаграма розподілу різних типів некрозів в різних точках міста

Для об’єктивної характеристики пошкоджень ми взяли 50 листків з кожної точки. Проби відбирали на кроні дерев, що спрямовані в бік дороги. Зібрані листки розпрямили, поклали на квадрат кальки, у якого довжина й ширина відповідають розмірам листка. Виміряли ширину та довжину квадрату, обчислили його площу ( S_кв). Кальку зважили (Р_кв – маса квадрату), листок обкреслили по контурах на кальці, вирізали його силует. Цю частину кальки також зважили (Р_л – маса силуету листка)[14]. Визначили площу листків (S_л) за формулою: (2.1.)

 ( 2.1.)

де S_л – площа листка;

Р_Л – маса силуету листка;

S_кв – площа квадрату;

Р_кв – маса квадрату.

За виміряними розмірами обчислили площу 50 листків з кожної точки дослідження (Додаток В). Найбільшу площу листки мають у парку школи –інтернату у середньому 76 см², найменшу площу мають листки з вулиці Гоголя у середньому 41 см², у центрі міста в парку Березовського – 55 см² (рис. 2.5). Відповідно від площі листків залежить функція фотосинтезу та кількість кисню в повітрі.

Рис.2.5. Діаграма середньої площі листків

При обчисленні застосування кальки зумовлено її прозорістю, що необхідно для виявлення уражених і відмерлих тканин листка. (Додаток Ґ) Контури листка на кальці суміщаємо з листком й обкреслюємо всі пошкоджені зони, вирізаємо, зважуємо. Вираховуємо площу пошкодженої частини листка та її відсоток за формулою (2.2.) [14]:

 (2.2.)

Де S_пош – площа пошкодженої частини листка;

S_л – площа листка;

Р_пош – маса пошкодженої частини;

Р_л – маса листка.

Найбільший відсоток пошкодженої частини виявився на листках вулиці Гоголя і складає в середньому 58%, у центрі міста – 42%, у парку школи-інтернату 18,5%. (рис.2.6.)

Рис.2.6. Діаграма пошкодженої частини листка у відсотках.

Для визначення кількості пилу на листках ми взяли по 10 листків однакової площі з кожної дослідженої точки міста, зробили змив, воду профільтрували, частки пилу, що залишилися на фільтрувальному папері, зважили та визначили кількість пилу на одиницю площі [11]. Порівняльний аналіз вмісту пилу показав, що найбільша кількість пилу спостерігалася на листках з вулиці Гоголя – 0,01мг\см², на листках з центрального парку міста – 0,005мг\см², на листках з парку школи-інтернату відповідно 0,001мг\см² (рис.2.7.)

Рис.2.7. Діаграма кількості пилу на листках у грамах на см²

Відомо, що корисні властивості проявляють лише здорові, стадійно молоді дерева та чагарники. Унаслідок зменшення площі, пошкодження листків, запиленості листової пластинки фітонцидна‚ знезаражувальна‚ киснеутворююча здатність зелених насаджень сильно знижена [7].

ВИСНОВКИ

1. Аналіз видового складу дерев показав, що у всіх зелених зонах міста Глухова переважають родини липові та кленові. Серед лип зустрічаються серцелиста та європейська. За результатами досліджень можна зробити однозначний висновок: у місті Глухові проблема розширення асортименту деревних рослин з метою озеленення доволі актуальна.
2. Проведені нами фенологічні спостереження показали, що в місцях з найбільшою концентрацією автомобілів та промислових підприємств, настання фенофаз відбувається раніше, але й осіннє розцвічування та опадання листя настає також раніше, що свідчить про несприятливі умови навколишнього середовища.
3. При вивченні площі листків та їх пошкодженої частини було встановлено, що найменшу площу мають листки липи з вулиці Гоголя, більшу з центру міста, найбільшу – з парку школи-інтернату. Відсоток пошкодженої частини листка найбільший на вулиці Гоголя, найменший в парку школи –інтернату.
4. Порівняльний аналіз вмісту пилу на листкових пластинках досліджуваних деревних рослин показав, що найбільша кількість пилу спостерігалась на листках з вулиці Гоголя, найменша – з парку школи-інтернату.
5. Найбільших змін зазнали листя на деревах з вулиці Гоголя та з центру міста, де відбувається найбільше навантаження вулиць автотранспортом та промисловими підприємствами. Найменших – у парку школи-інтернату, де техногенне навантаження порівняно невелике.

Рекомендації щодо поліпшення ландшафтної організації міської території на вулицях м. Глухова:

1. Для покращання екологічної обстановки в місті необхідно більше увага приділити асортименту порід дерев, що використовуються для озеленення.
2. Зменшення руху автотранспорту по вулицях Гоголя, Терещенків за рахунок створення маршрутів на паралельних їм вулицях, оскільки за результатами дослідження в цих районах спостерігається найбільша площа пошкодженої частини листка та пилу на одиницю площі листової пластинки.
3. Створення об’їздних доріг, що б сприяли зменшенню інтенсивності автотранспорту на вулиці Гоголя, де переважають вантажні перевезення.
4. Створення пилозатримуючих насаджень уздовж магістралей з використанням стійких до пилового забруднення дерев (тополя біла, тополя бальзамічна, тополя чорна, клен ясенелистий, тополя канадська, ясен звичайний), що затримують пил завдяки шорсткості, гофрованості листкових пластинок.
5. Застосування пиловловлюючих установок (сухих та мокрих пиловловлювачів) для очищення повітря від пилу.
6. Зволоження вулиць міста: а) побудова фонтанів; б) зволоження шляхом поливання вулиць міста.
7. Збільшення на території міста площ газонів та клумб, створення композицій з різних груп рослин.
8. Для поліпшення стану довкілля необхідно поєднати зусилля державних органів, місцевого самоврядування, громадських організацій та населення у вирішенні екологічних завдань, зокрема щодо облаштунку зелених зон, парків, скверів та створення нових зелених насаджень.
9. В умовах складної екологічної ситуації в нашій державі зусилля кожного повинні бути спрямовані на збереження, відтворення та раціональне використання природних ресурсів.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ТА ЛІТЕРАТУРИ

1. Білявський Г.О. Основи екології: теорія та практикум. Навч. посібник. / Г.О.Білявський, Л.І.Бутченко, В.М Навроцький. – К.: Лібра, 2002. – 352с.

2. Величко О. М. Екологічний моніторинг./ О. М. Величко, Д. В. Зеркалов — К.: Либідь, 2001 – 125 с.

3. Димань Т. М. Екологія людини : підручник / Т.М. Димань. – К.: ВЦ Академія, 2009. – 376 с.

4. Илькун Г.М. Газоустойчивость растений./ Г.М. Илькун – К.: Наук. думка, – 146 с.
5. Калабеков А. Л. Проблемы экологии: Экологический мониторинг в оценке загрязнения городской среды / А.Л. Калабеков. – М.: ИМ-Информ, 2003. – 216 с.

6. Клименко М. О. Моніторинг довкілля: навч. посібник./ М. О. Клименко, А. М. Прищепа, Н. М. Вознюк —Рівне: УДУВГП, 2004 – 232 с.

7. Клименко М.О. Моніторинг довкілля: практикум./ М.О.Клименко, Н.В.Кнорр, Ю.В.Пилипенко – К.: Кондор, 2012 – 286 с.

8. Кулагин Ю.З. Древесные растения и промышленная середа./ Ю.З. Кулагин – М.: Наука, 1974. –№ 2.- 124 с

9. Кучерявий В.П. Екологія./ В.П. Кучерявий – Львів: Світ, 2000. – 499с.
10. Кучерявий В.П. Урбоекологія./ В.П. Кучерявий – Львів: Світ, 2001. – 440с.
11. Новиков Ю.В. Экология, окружающая середа и человек: учеб.пособие для вузов./ Ю.В. Новиков – М.: высш.шк., 2002. – 560 с.

12. Ольхович О.П. Фітоіндикація та фітомоніторинг: Метод. рек./ О.П.Ольхович, М.М. Мусієнко.Київський національний ун-т ім. Тараса Шевченка. — К.: Фітосоціоцентр, 2005. — 64с.

13. Панченка С.М. Основи спостережень за станом довкілля: навчально-методичний посібник / за заг. ред.. к.б.н. С.М. Панченка, к.пед.н. Л.В.Тихенко. – Суми: Університетська книга, 2013. – 352 с.

14. Руденко С.С. Загальна екологія: практичний курс. Частина I./ С.С. Руденко, С.С.Костишин, Т.В. Морозова – Чернівці.: Рута, 2003. – 320 с.

15. Ситник К.М. Біосфера, екологія, охорона природи. / К.М. Ситник, А.В.Брайон, А.В. Городецький. – К., 1980. 

16. Топчієв О. Г. Основи суспільної географії. / О. Г.Топчієв — Одеса: Астропринт, 2001.

17. Чопик В. И. Дикорастущие полезные растения Украины. Справочник. / В. И.Чопик, Л. Г. Дудченко – Киев, Наукова думка, 1983

Електронний ресурс

18. Йоркіна Н.В. Комплексний екологічний моніторинг урбосистеми Мелітополя та здоров’я населення міста [Електронний ресурс]. – Режим доступу http://eco.com.ua/

Інтернет ресурси

19. http://uk.wikipedia.org.
20. http:/ /gluhivrada.narod.ru/ – офіційний сайт Глухівської районної ради.
21. http://flower.onego.ru/kustar/tilia.html

ДОДАТКИ

Додаток А (рис.А.1.)

Зелені зони міста

Додаток Б

РЕЗУЛЬТАТИ ФЕНОЛОГІЧНИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ

Таблиця Б.1.

Спостереження за набуханням бруньок липи серцелистої

Додаток В

Результати обчислення площ листків

Таблиця В.1.

Площа листків та відсоток пошкодженої частини листка

Додаток Ґ

Фото листків із пошкодженнями

Рис. Ґ.1. Листки із парку школи-інтернат

Рис. Ґ.1. Листки із центру міста, парку Березовського

Рис. Ґ.1. Листки із вулиці Гоголя

Редакція може не поділяти думку авторів і не несе відповідальність за достовірність інформації. Будь-який передрук матеріалів з сайту може здійснюватись лише при наявності активного гіперпосилання на e-kolosok.org, а також на сам матеріал!