С каждым годом пресс техногенного и антропогенного воздействия на растительность планеты возрастает за счет различных источников загрязнения, основными из которых по праву считают нефтедобывающую и нефтеперерабатывающую промышленность, металлургические и химические предприятия, промышленные зоны крупных городов и пр. Продукты загрязнения окружающей среды циркулируют в звеньях «атмосфера—растение», «атмосфера-почва», «атмосфера-вода», «почва-растение», «почва-вода», трансформируются в окружающей среде, создают сложную картину распределения химических элементов в зонах геохимических аномалий.
Растительность, обогащая воздух кислородом, поглощает и связывает 50-60% токсичных газов. Основной вклад в эти процессы приходится на долю древесных насаждений, которые, поглощая различные соединения из воздуха и почвы, включают их в процесс метаболизма, накапливают в тканях, осуществляя таким образом химическую дезактивацию.
Под действием токсичных соединений в растительной клетке уменьшается количество нуклеиновых кислот и в первую очередь РНКазы, что свидетельствует о снижении продуктивности метаболизма, усиливается активность фенольных ингибиторов роста. У большинства видов древесных растений отмечается тенденция к редукции листовой поверхности, снижению функций фотосинтеза и ассимиляции. Шоковое воздействие летальных концентраций токсикантов вызывает мгновенную остановку фотосинтеза с последующим частичным или полным некрозом тканей.
Исследования показали, что зона загрязнения почв горюче-смазочными материалами и продуктами их горения вдоль крупных автотрасс и магистралей распространяется на расстояние до 30 м, а в отдельных случаях — до 59 м от дороги. Всего в процессе сгорания образуется более 260 различных веществ, основными из которых являются: оксид углерода (СО), углеводороды (CxHx), оксиды азота (NOx), сажа (C), диоксид серы (SO2), соединения свинца (Pb). Загрязненность воздуха и почвы способствует естественной аккумуляции древесными насаждениями вредных для растительного организма веществ, что приводит к ослаблению растений, снижению их естественного долголетия. Так, сернистый ангидрид оказывает прямое токсическое воздействие, вызывая у лиственных пород побурение краев листовой пластинки и пространства между жилками, а у хвойных (ели) — побурение и опадение хвои. Хвойные породы особенно чувствительны к загрязнению воздуха, так как возможности их самоочищения из-за медленной смены хвои значительно снижены. Низкая скорость самоочищения приводит к накоплению токсических веществ в высоких концентрациях за 2-3 года и гибели. Из хвойных пород наиболее устойчивой является лиственница, ежегодно сбрасывающая хвою.
Фтористый водород вызывает повреждение хвои сосны и ели, а при сильном поражении наблюдается гибель деревьев. Высокая концентрация озона вызывает повреждения лиственных пород (береза, ольха), снижает устойчивость ели к низким температурам.
Выделяющиеся в большом количестве газы — углекислота (CO2), окись углерода (CO), сернистый ангидрид (SO2), фтористый водород (HF), серный ангидрид (SO3) — при соединении с водой образуют кислоты, выпадающие кислотными дождями. Они повреждают листья и хвою растений, вымывают питательные вещества из почвы (калий, кальций, магний).
Большую опасность представляют вещества, используемые для борьбы с гололедом на дорогах. Наибольшее количество противогололедных смесей, на 90% состоящих из хлористого натрия, приходится на крупные магистрали. Масштабы распространения засоления вдоль дорог зависят от конкретных ландшафтных условий и могут захватывать зону от 30 до 200 м. Это приводит к резкому изменению химических и агрохимических свойств почв, их засолению.
Часто наличие засоленности является решающим фактором, определяющим рост древесных пород вдоль городских магистралей. При слишком высокой концентрации солей в почве у лип (Tilia cordata Mill.) не распускаются почки, задерживается рост побегов, так как слабо синтезируются энергетически емкие продукты.
У древесных растений, произрастающих вдоль автотранспортных магистралей, следствием действия неблагоприятных факторов (засухи, воздействия токсических веществ и противогололедных смесей) могут быть:
- значительная задержка весеннего пробуждения растений;
- малый прирост;
- образование большого количества водяных побегов;
- ранний листопад;
- частичное и даже полное усыхание побегов прошлого года в нижней и средней части кроны;
- краевые ожоги листьев.