|
Вопрос № 3 Отношение древесных пород к газам.
Атмосфера — это механическая смесь различных газов, химически не действующих один на другой. Атмосфера регулирует климат Земли, пропускает тепловое излучение Солнца, сохраняет тепло, образует облака, дождь, снег, ветер. Атмосфера служит источником кислородного дыхания.
Древесные породы, кустарники и растения, изолированные от атмосферы, прекращают свое существование. Атмосферный воздух представляет собой смесь азота, кислорода, аргона и углекислого газа.
В составе атмосферы имеются также другие газы — неон, криптон, ксенон, гелий, водород, озон, на долю которых приходится менее 0,01 %. Кроме этих относительно постоянных составных частей, в воздухе имеются водяные пары, концентрация которых зависит от многих факторов. В составе воздуха имеется пыль органического происхождения в виде пыльцы древесных и кустарниковых пород. В атмосфере находятся также фитонциды, эфирные масла, бактерии, вирусы и другие мельчайшие примеси и микроорганизмы.
Значение составных частей воздуха. Азот, находящийся в свободном состоянии в составе атмосферы, занимает 78,08 %. Он выделяется из земной коры в результате деятельности микроорганизмов. В горных породах содержится азота .в 50 раз больше, чем в земной атмосфере. Без азота не может быть жизни, так как азот — необходимая часть в составе белковой молекулы, а белковые вещества — важнейшая составная часть протоплазмы. Азот входит в рацион питания растений. В растениях его содержится 1—3 %. Азот в свободном виде легко связывается некоторыми низшими организмами, живущими в почве, с помощью которых основная часть азота попадает в почву, а из почвы в растения. Белки, образующие живую массу тела животных и растений, составляют от 15 до 17,6%.Источником азотного питания растений служат азотнокислые (нитратные) и аммиачные соли почвы, растворимые в воде. Часть атмосферного азота образует окислы, попадающие в почву вместе с дождевыми осадками, таким образом, в почве накапливается от 4 до 10 кг азота на 1 га в год. Кислород — составная часть воздуха. В воздухе содержится кислорода около 21 %. Кислород необходим для нормальной жизнедеятельности всех животных и растительных организмов, входит в состав белков, жиров и углеводов.
Кислород обеспечивает дыхание животных и растений в атмосфере, почве и воде. При этом кислород, выделяемый в процессе фотосинтеза древесными и кустарниковыми породами, обладает высокой степенью ионизации. Содержание отрицательных ионов, наиболее полезных для человека, в лесу в 1 см3 воздуха в 2,5 раза выше, чем в поле. При сжигании угля, нефти и газа расходуется до 10 % кислорода, ежегодно вырабатываемого растениями в биосфере.
Углерод — составная часть воздуха, находящаяся в нем в виде углекислого газа. Современная концентрация углекислого газа в атмосфере на уровне моря составляет около
1710,6 г/м3 (т. е. 335 см3 = 335 ррт). У некоторых растений при повышении концентрации СО2 фотосинтез усиливается.
Атмосферная пыль — составная часть земной атмосферы, имеет природное происхождение, количество ее незначительно. Частицы природной пыли образуются в результате разрушения и выветривания горных пород и почвы, вулканических извержений, лесных, степных и торфяных пожаров и т. д. Атмосферная пыль образуется также аэропланктоном — бактериями, спорами растений, плесневыми и другими грибами. В верхних слоях атмосферы имеет место космическая пыль.
Влияние леса на атмосферу. Воздух пополняется углеродом в результате процессов окисления углерода при дыхании людей и растений, гниения и горения. Углерод поступает в атмосферу при сжигании минерального топлива, причем годичное поступление его значительно превышает массу углекислоты, выдыхаемую человечеством земного шара. Лесные и степные пожары являются источником пополнения воздуха углекислым газом. При извержении вулканов в атмосферу выкидывается углекислый газ. Углекислота выделяется при дыхании животных, в результате деятельности сапрофитов, питающихся за счет готовых органических веществ.
Какие-либо значительные изменения в содержании углекислого газа отразились бы не только на росте и развитии растительности, но и на тепловом балансе атмосферы. Благодаря высокой теплоемкости углекислота выполняет роль экрана, пропускающего лучи к Земле, но задерживающего тепловые лучи, идущие от Земли. Около 18% земного излучения задерживается углекислым газом. Резкое снижение его содержания в атмосфере привело бы к снижению средней температуры почвы, что отрицательно сказалось бы на жизненных процессах всего живого на Земле. Увеличение углекислоты в воздухе — также нежелательное явление. Чем больше углекислого газа, тем меньше тепла уходит от земной поверхности путем излучения, тем выше температура этой поверхности. Увеличение содержания углекислого газа в воздухе в 2 раза повысило бы среднюю температуру почвы на 4 °С, что привело бы к изменению климата, а в связи с ним растительного и животного мира.
Содержание углекислоты в лесу изменяется в зависимости от высоты над поверхностью почвы. Наибольшее количество ее находится у поверхности почвы под пологом леса в ночное время. В результате разложения лесной подстилки за 1 ч с 1 га выделяется 25 кг и более углекислоты. В сложных по форме насаждениях с богатым подлеском концентрация’ ее. на высоте до 1 м от земли достигает 0,09—0,1 %. С увеличением высоты под пологом леса концентрация углекислоты уменьшается и в кронах основного яруса леса достигает 0,02 %, что объясняется потреблением ее на ассимиляцию подлесочными породами и кронами деревьев в дневное время (рис. 35). Над кронами деревьев наблюдается постоянство содержания углекислого газа — 0,03 %. Содержание углекислоты в лесу зависит от плодородия почвы. На бедных почвах с небогатой лесной подстилкой с кислым грубым гумусом за 1 ч на 1 га выделяется 2—6 кг углекислоты, на плодородных почвах — 25 кг и более. В полевых условиях, где подстилка слабо выражена, дыхание почвы (выделение углекислоты) очень слабое и достигает 2 кг за 1 ч на 1 га, а на почве богатой перегноем — 4 кг. Это объясняется тем, что в лесу более мощный слой подстилки находится в состоянии разложения, и тем, что под пологом леса движение воздуха слабее, чем в поле или на лугу.
Регулирование содержания углекислоты в лесу при других благоприятных факторах может способствовать процессу фотосинтеза и таким образом повышению урожайности сельскохозяйственных и лесных культур. Следовательно, изыскание методов управления концентрацией углекислоты в лесу представляет большой практический интерес. Количество углекислоты можно регулировать: введением под полог леса кустарниковых пород, улучшающих почву; введением быстрорастущих и почво-улучшающих пород в основной ярус насаждения; минерализацией поверхности почвы с целью улучшения процессов разложения лесной подстилки; пополнением органических веществ за счет ветвей и сучьев, оставляемых под пологом леса в процессе ухода за- ним; внесением в почву удобрений; периодическим разреживанием перегущенных насаждений; проведением других мероприятий, обеспечивающих перевод грубого кислого гумуса в мягкий и его быстрое разложение.
Другие элементы, содержащиеся в воздухе. Аргон не оказывает какого-либо действия на растительность. Озон образуется из кислорода под действием ультрафиолетовых лучей солнца на высоте около 50 км. В 100 м3 воздуха его содержится от 1 до 2 мг. Содержание его зависит от состояния погоды и других факторов. Влияние озона на рост и развитие древесных и кустарниковых пород слабо изучено. Имеются данные о содействии леса образованию озона. Отмечается его повышенное содержание в сосновом лесу.
Водяные пары поступают в атмосферу из различных источников, в том числе от растений, которые выделяют большое количество влаги в процессе транспирадии, а также вследствие дыхания растений. Содержание водяных паров в атмосфере зависит от температуры воздуха. Так, при 0° С в 1 м3 воздуха при полном насыщении содержится 4,89 г водяных паров, при 10 °С —9,36, при 20 °С— 17,15, при 30 °С —30,08 г. С увеличением высоты над уровнем моря температура понижается и количество водяных паров в воздухе уменьшается. Влажный воздух нагревается быстрее, потому что теплые лучи солнца поглощаются водяным паром интенсивнее, чем воздухом.
Загрязнение воздуха в лесу и в городе. В атмосфере много минеральной, или органической, пыли. Она образуется после черных бурь и сгорания метеоритов в воздухе. Промышленные предприятия выбрасывают золу, сажу, цемент, фосфориты и другие частицы. В промышленных районах городов 1 м3 воздуха содержит 14 мг пыли. Если запыленность воздуха в городе принять за 100 %, то в пригородном лесу она составит 5 %.
В воздухе содержатся сернистый газ, окись углерода, сероводород, хлор, окислы азота, соединения свинца, ртути и т. д. Наиболее сильно загрязняется воздух при сжигании топлива. Еще один загрязнитель атмосферы — современный транспорт, особенно автомобильный, так как при работе автомобильных двигателей основными вредными примесями, содержащимися в выхлопных газах, являются окиси углерода и азота, различные углеводороды, альдегиды, сернистый газ. Загрязнение атмосферы происходит также при ветровой эрозии почв и выдувании песков, пожарах в лесах и степях, взрыве вулканов, выделении газов в местах выхода термальных и минеральных источников. Многие примеси могут поступать в атмосферу из океана (СОг, СО, сероводород, хлориды и др.). Вредное действие на растения оказывает большая концентрация сернистого газа. Попадая вместе с воздухом в листовые ткани, сернистый газ поражает их, вследствие чего усыхают листья и ветви, а при длительном воздействии газа — и деревья.
Сернистый ангидрид вызывает пожелтение и опадение хвои и 5-летних елей через 60—72 дня, а при сильной концентрации в летнее время хвоя погибает через несколько часов. У сосны при загрязнении воздуха сернистым ангидридом фотосинтез понижается почти в 2 раза. Это же явление наблюдается у ели, пихты, кедра. Много хвойные породы наиболее чувствительны к загрязнению воздуха, так как сбрасывают хвою не ежегодно, а раз в несколько лет, вследствие чего хвоя сильно загрязняется. Вблизи больших промышленных центров хвойные насаждения поэтому часто угнетены и суховершинят.
Дымовые газы действуют на растения не только через ассимиляционный аппарат, но и через почву. Газы в виде кислот вместе с осадками способствуют соединению почвы в результате того, что кислоты, связываясь с основаниями, переводят их в растворимое состояние и затем очень быстро вымываются. Кроме того, кислоты, попадая в почву, ухудшают деятельность микроорганизмов, от которых зависит скорость разложения органических веществ, нужных для питания деревьев.
Для растений, их роста и существования очень вреден фтор и его соединения. Концентрация фтора, равная 0,1 мг на 1 л воздуха, вызывает полную гибель деревьев. Фтор, попадая после дождей в почву, может проникать в ткани растений и вызывать их гибель.
По газоустойчивости хвойные древесные и кустарниковые породы делят на пять классов. Очень сильно подвергаются отравлению пихта, ель, сосна обыкновенная (5-й класс). К породам сильной подверженности отравлению относятся сосны веймутова, крымская, кедр сибирский (4-й класс). Средняя подверженность отравлению наблюдается у ели колючей, дугласии, можжевельника обыкновенного (3-й класс); слабая установлена у лиственницы, можжевельника казацкого, туи и тиса (2-й класс). Очень слабой (1-й класс) подверженности отравлению у хвойных не наблюдается.
Из лиственных сильно подвергаются отравлению каштан конский, бук, тополя и др. Устойчивыми являются ильм, ольха черная и серая, шелюга красная, спирея, лох узколистный.
Зная отношение древесных пород к газам, можно подбирать состав пород для создания насаждений, устойчивых к условиям загрязнения атмосферы, в тех случаях, когда нужной чистоты воздуха достигнуть не удается.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|