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: