№ п/п

Действующий фактор

Выявляемые изменения

1.

Общее загрязнение городской среды

Лист. Утолщаются палисадная и губчатая ткани. Теневые листья утолщаются больше световых, приобретая при этом световую структуру. Соотношение теневых и световых листьев в кроне меняется в  сторону последних. Таким образом, у листьев пластинки широколиственных пород в городе уменьшается оснащенность фотосинтетическими структурами (Фролов, 1998).

Почки. Длина листовых почек у деревьев на городских улицах на 31%, а ширина – на 27% меньше аналогичных показателей у деревьев, растущих в парках. Длина зачаточного стебля на 33%, а количество зачатков листьев в почке меньше на 17%. Исследования патологии почек обнаружили явления деформации (52%), искривления (27%), недоразвитости (2,8%) и гигантизма (5%). По мнению авторов, причиной этому служит комплекс многих антропогенных факторов, среди которых и высокая загазованность и загрязненность атмосферы, и ухудшение почвенных условий, и изменение светового режима в ночное время, и др. (Лобова, Жеребцова, 1998).

Ускорение процессов старения

По данным Л. О. Машинского (1973), если в Подмосковье в естественных условиях липа мелколистная живет 300-400 лет, то в парках Москвы – всего 125-150 лет, а на бульварах и в уличных посадках и того меньше – 50-80 лет.

Нарушение феноритма роста и развития

А.К. Фролов (1997) в Санкт-Петербурге установил определенные различия в сезонном развитии фотосинтетеического аппарата широколиственых пород, так у липы мелколистной в условиях города он начинает развиваться на 1,5–2 недели раньше, чем в лесу, и ранее перестает функционировать. Важное замечание – различия в строении фотосинтетического аппарата городских и лесных деревьев практически исчезают с возрастом, из чего следует вывод о возрастном повышении его устойчивости.

И.Л. Бухарина с соавторами (2007), работавшие в Ижевске, пришли к выводу, что в условиях города у деревьев первой величины продолжительность цветения сокращается, а у низкорослых деревьев и кустарников увеличивается; причина – в более высоких температурах. Также они считают, что листопад начинается на 4–14 дней позднее; удлинение продолжительности вегетации приводит к снижению морозо- и зимостойкости и, как следствие, к ускорению старения.

О.А. Неверова и Е. Ю. Колмогорова (2003) отмечают, что на территории города Кемерово на несколько дней раньше появляется зеленый конус листьев: у липы мелколистной – на 1–6 дней. Небольшие отклонения были в наступлении и продолжительности других фенофаз. И в этом случае был сделан вывод об ускорении старения.

А. К. Фролов (1998) широколиственные породы, растущие на территории Санкт-Петербурга, по уменьшению устойчивости к факторам городской среды выстраивает в следующий ряд: вяз гладкий > липа мелколистная> вяз шершавый> клён остролистный > дуб черешчатый. Поскольку эта шкала в значительной степени повторяет шкалу устойчивости древесных пород к уплотнению почвы, то, по мнению автора, именно этот фактор имеет определяющее значение для состояния городских насаждений.

2.

Недостаток  воды и повышенные температуры

И. А. Хмелевская (2005, 2007) сравнивая водный режим липы мелколистной в центральной части Пскоова и вне городской среды, пришла к выводу, что в первом случае водоудерживающая способность растений выше, что увеличивает их устойчивость к неблагоприятным условиям существования. Аналогичную точку зрения высказывают О.В. Кормильцына и В.В. Бондаренко  (2007); исследуя в течение нескольких лет корнеобитаемую зону липы мелколистной в Москве, они пришли к выводу, что с конца апреля до середины июня в почве наблюдается минимальное содержание влаги, а именно в это время закладывается основа «декоративного состояния» древесных растений. В числе причин – высокая плотность и низкая водопроницаемость верхних слоёв почвы, что приводит к усилению поверхностного стока влаги, снижению объемов воды, поступающих в почву, из-за снегоуборки и более высокие температуры в горде.

3.

Азот (входит в состав белков, нуклеопротеидов и нуклеиновых кислот, присутствует в хлорофилле, используется при формировании молодых органов)

Содержание азота по сравнению с фоновым уровнем повышено, что связано с техногенным загрязнением воздуха.

4.

Фосфор (играет важную роль в энергетическом обмене растительной клетки, участвует в синтезе белков и в процессе аэробного дыхания, необходим при образовании клеточных мембран и др.)

В городских насаждениях содержание фосфора по сравнению с фоновым повышено. Причина – высокая концентрация фосфора в верхнем почвенном слое, куда вещества, содержащие фосфор, поступают в составе техногенных выбросов.

5.

Кальций (построение клеточных мембран, фотосинтез, энергетический обмен и др.)

Средняя концентрация кальция повышена в листьях, что объясняется разной избирательной способностью к поглощению кальция из почвы; кроме того, он может поступать и из загрязненного воздуха.

6.

Магний (построение молекул хлорофилла, участие в фотосинтезе и др.)

В отличие от перечисленных выше элементов его участие в ассимиляционных органах у лиственных пород снизилось в 1,1–2,3 раза.

7.

Калий (играет существенную роль в процессах превращения энергии, биосинтеза и транспорта углеводов, а также выполняет многие иные функции)

Понижение содержания этого элемента в хвое и листьях древесных пород в Иркутске обнаружено в центре города и вблизи автодорог, но в ряде случаев отмечено его повышение.

8.

Натрий (поглощается растениями в большом количестве, оказывает влияние на процесс дыхания и азотный обмен.

Применение противогололёдных смесей, в состав которых входят соли натрия, зачастую для растений оказывается пагубным, поскольку изменяет рН почвенного раствора и вызывает солонцеватость почв. Визуально токсическое действие натрия проявляется в образовании некрозов на листьях.

9.

Сера (входит в состав белков, углеводов, биологически активных веществ и присутствует в растениях как в органической, так и неорганической форме.

При интенсивном поступлении серы из воздуха и почвы её содержание в растениях может стать избыточным, вызывая ярко негативный эффект. К числу наиболее токсичных соединений серы, находящихся в воздухе, относится диоксид серы; при этом, в первую очередь, повреждаются ассимилирующие органы. Подкисляется цитоплазма, изменяется ионный баланс клетки, нарушается деятельность многих ферментов. Происходит значительное сужение устьичных щелей, снижается интенсивность фотосинтеза, искажается нормальный ход азотного и углеводного обменов (Николаевский, 1979; Шевякова, 1979; Шергина, Михайлова, 2007; и др.).

Накопление серы в листьях разных древесных и кустарниковых пород заметно варьирует. По данным Ю.З. Кулагина (1970), в лесных насаждениях г. Уфы в зоне сильной постоянной загазованности максимальное количество серы накапливалось в листьях тополя бальзамического, затем шли ясень зеленый, липа мелколистная, вяз гладкий, черемуха. В зоне умеренной загазованности стояла липа. В зоне слабой загазованности породы разделяются на две группы: активно накапливающие серу (тополь, ясень, липа) и слабо накапливающие (вяз, черёмуха). Автором установлена зависимость между способностью растений аккумулировать серу из воздуха и в процессе питания – из почвы; показано также, что основное количество серы накапливается во время роста и формирования листьев.

По наблюдениям О. А. Неверовой и Е.Ю. Колмогоровой (2003) максимальное количество серосодержащих соединений способны связывать береза повислая и ель сибирская, значительно меньше накапливает серу сосна обыкновенная и ещё меньше – липа мелколистная.

10.

Сернистый газ

Оказывает ингибирующее действие на фотосинтез и обнаруживается задолго до появления видимых признаков нарушения. Немецкие физиологии (Фогль и др., 1970) называют такое состояние «физиологическим повреждением», которое ещё не является необратимым. Однако после длительного и интенсивного воздействия сернистого газа на растения усиливается их дыхание, происходят распад и разрушение клеток. Общее ослабление растений снижает их устойчивость к грибным заболеваниям и насекомым-вредителям. При высоких концентрациях сернистого газа хвоя желтеет и опадает, листья также желтеют, сморщиваются и отмирают. То, что сернистый газ является «фотосинтетическим ядом», стало известно ещё в конце XIX века, но до сих пор его влияние на древесные породы продолжает изучаться (Николаевский, 1964, 1979; Фогль и др., 1970; Крэнг, 1982; Лесные экосистемы…, 1990; и др.)

10.

Фтор

Относится к числу опасных загрязнителей атмосферы. Токсичное влияние соединений фтора известно с конца XXстолетия (Дочинжер, 1982). В растения они проникают из загрязненного воздуха, а также из почвы. Фториды нарушают строение и проницаемость клеточных мембран, инактивируют некоторые ферменты, влияют на процесс дыхания, подавляют фотосинтез. Содержание их в листьях и хвое может превышать «норму». У лиственных пород первым симптомом поражения этими соединениями является хлороз верхушек листьев, который потом постепенно распространяется вдоль края. При длительном действии фторидов разрушается хлорофилл, на листьях  появляются некротические участки.

11.

Хлор

Является обычным для городской среды токсикантом, содержащимся в атмосфере и в противогололёдных смесях; на растения он оказывает  такое же действие, как и диоксид серы. Он также накапливается в органах растений, причем, по наблюдениям О.В. Шергиной и Т.А. Михайловой, в этом случае практически нет избирательности в величине накопления: в хвое сосны и в листьях тополя на 1 кг сухого вещества приходится 1200–1700 мг хлора, в хвое лиственницы – 1100–1800 мг, в листьях березы – 1000–1700 мг. Исследования Е.А. Сидоровича с соавторами (2007) на территории Минска показали, что в большем количестве хлор накапливается в листьях клена остролистного и значительно меньше – в листьях липы мелколистной.

12.

Степень толерантности к разным загрязнителям, таким как оксид серы

По представлениям, которые сложились в конце XX века, этот порядок выглядел следующим образом (Кулагин, 1974): ель обыкновенная – сосна обыкновенная – ольха чёрная – рябина обыкновенная – липа мелколистная – ива козья – ясень обыкновенный – вяз гладкий – осина – дуб черешчатый – клен остролистный. Огромное значение имеет методология исследований. Вот некоторые результаты работы в испытательной лаборатории (Влияние загрязнения воздуха на раститель, 1981):

13.

Регенерационная способность

14.

Влияние засоления почв

По данным Башаркевича, Морозовой, Самаева, 1998:

15.

Тяжелые металлы  (железо, марганец, никель, медь, свинец, цинк)

А.К. Фролов (1998) на примере широколиственных пород, растущих в Санкт-Петербурге, показал, что наибольшей способностью накапливать металлы обладает липа; она интенсивно поглощает железо, никель, свинец. Далее идут вяз (марганец, медь, цинк), клён и дуб; вероятно, на гладких плотных листьях двух последних пород меньше осаждается и быстрее смывается оседающая пыль.

Т.В. Черненькова (1993) определила содержание тяжелых металлов в древесных породах и почвах в нескольких московских парках. Установлено, что высокой сорбционной способностью обладает кора липы мелколистной. По направлению от центра к периферии города уменьшается содержание кадмия, свинца, меди, цинка, отчасти – железа.

16.

Транспортное загрязнение

Деревья четко реагируют на транспортное загрязнение вблизи МКАД, по данным исследования сотрудников Института лесоведения РАН.Заметно ухудшалось состояние липы мелколистной в непосредственной близости МКАД (4–4,2 балла по шестибальной шкале) на расстоянии 60 м состояние липы становилось близким к фоновому (2, 0 и даже 1,0).

А.В. Абатуров (2000) наблюдал состояние липы в липняке пролесковом на разном расстоянии от МКАД и пришёл к выводу, что влияние трассы прослеживается до расстояния 100 м; только потом состояние липы становится близким к контролю. В травяно-кустарничковом ярусе наибольшее видовое разнообразие характерно для придорожной полосы, что объясняется присутствием большого количества лугово-лесных и сорных видов (Меланхолин, 2000).

17.

Рекреация

По «разным «направлениям», но всегда отрицательно, действует на древесные растения рекреация. Основные пути воздействия – уплотнение верхних почвенных горизонтов, ухудшающее лесорастительные условия, механические повреждения стволов и корней деревьев, а также повреждение и уничтожение подроста, которое лишает древостои возможности самовоспроизводства. Уплотнение почвы, в свою очередь, снижает её общую порозность, влагоёмкость и аэрированность, одновременно увеличиваются испарение и сток. Происходящие изменения уменьшают массу активных корней и подавляют жизнедеятельность корневой системы в целом; этот вопрос с разных точек зрения рассмотрен в работах многих авторов (Зеликов, Пшоннова, 1961; Ишин, 1965; Васильева, 1973 и др.). Под влиянием рекреации у древесных растений уменьшается масса ассимилирующих органов.