Физиологические особенности внутриквартальных насаждений боярышников Алмалинского района города Алматы

Экоклимат г. Алматы очень специфичен из-за его расположения: близость горных систем, расчлененность реками, техногенная среда крупного города, интенсивность движения автотранспорта, множество частных секторов (выбросы отходов горения систем отопления), промышленные предприятия, асфальтированные улицы и т. д. создают в городе экофон, не сопоставимый с экологической ситуацией пригорода.

Климат района исследований резкоконтинентальный: абсолютный максимум +42 оС, абсолютный минимум -38 оС. Зима умеренно холодная, с устойчивым снежным покровом, лето продолжительное и жаркое. Континентальность климата резче выражена в северной части города, в связи с его расположением в зоне перехода горных склонов в равнину. В окрестностях отмечаются разнообразные природные зоны — от пустыни до высокогорных ледников. В связи с увеличением границ города усилились климатические различия между его районами. В формировании климата района исследований преобладающую роль играет рельеф. Перепад высот внутри селитебной зоны относительно невелик, но расположение города в зоне перехода горного склона к равнине обусловливает значительную вариабельность температурного режима между станциями Алматы-ГМО и Алматыаэропорт. Для района исследований характерна горно-долинная циркуляция, центральная часть расположена на стыке двух наклонных плоскостей, именно поэтому здесь не всегда воздействует циркуляция. Поток горного воздуха, нагреваясь вследствие адиабатического сжатия, протекая поверх холодных слоев, прилегающих к поверхности земли и охлажденных радиационным выхолаживанием, образует мощную приземную инверсию температуры, которая сохраняется длительно в зимний период. Этим можно объяснить характерные для Алматы слабые ветры, повторяемость штилей в году, в среднем 22% (табл.), следствием чего является накопление в нижнем слое выхлопных газов автомобилей, вредных выбросов промышленных объектов.

Алмалинский административный район является менее загрязненным в экологическом плане [1]. Наибольший вклад в загрязнение атмосферы города вносит Жетысуский район — 67.53%, доля Алмалинского района составляет 15.55%. Кроме того, имеются температурные различия внутри города, которые наиболее четко выявляются в зависимости от расположения. Район исследований находится в некотором отдалении от центральной части мегаполиса. Учитывая влияние горно-долинной циркуляции, трансформацию солнечного тепла, которая в наибольшей мере проявляется зимой, а также большой прогрев северных предгорных районов летом, можно отметить, что температурный режим южных и центральных районов города характеризуется меньшей континентальностью по сравнению с северными окраинами города, которым присущи наибольшие годовые и внутрисуточные колебания температуры воздуха. В самых неблагоприятных термических условиях находятся северо-восточные окраины города, отличающиеся большой годовой и суточной амплитудой температуры воздуха. В среднем северо-восточные окраины оказываются холоднее центра города круглый год, а северозападные — с ноября по март. Все эти факторы оказывают влияние на многие обменные процессы растительного организма в целом и в зависимости от района произрастания.

В городских условиях основные факторы среды (почвенные, гидрологические, световой и температурный режим) специфичны и разнообразны:

• · световой режим: снижение солнечной радиации вследствие запыления и задымления; изменение качества света (спектральный состав) и меньшее содержание ультрафиолетовых лучей и фотосинтетически активной радиации; уличное освещение, оказывающее влияние на фотопериодические процессы растений;
• · температурный режим: суточный ход температур не резко выражен; ослабление заморозков; удлинение периода с положительной температурой воздуха; охлаждение почв зимой при очистке от снега; дневное нагревание асфальта, каменных стен домов и усиленное тепловое излучение от них ночью;
• · гидрологический режим: ограниченное поступление воды в почву из-за асфальтовых покрытий, большая часть влаги теряется, поступая в канализационную систему; водный режим растений в городе осложняется повышенной сухостью воздуха, перегреванием запыленных листьев; изолированно растущие деревья (особенно придорожные посадки) в городских условиях страдают от перегрева листовой поверхности и потери воды путем транспирации;
• · почвенные факторы: асфальтовое и бетонное покрытие больших территорий города; ухудшение аэрации почвы (изменение водного, газового и теплового режима), отрицательно влияющее на развитие корневых систем; при уборке и сжигании листвы (подстилки) растительность лишается естественных питательных веществ, увеличивается глубина промерзания почвы; воздействие техногенной среды города в виде загрязнения тяжелыми металлами, солями, газами, пылью, цементной крошкой, органическими веществами и др.

Объектом исследований являлись 5 видов боярышника (Crataegus L), произрастающих в посадках г. Алматы: среднеазиатские виды — C. almaatensis Pojark., C. altaica Lge., C. sanguinea Pall., дальневосточный вид: C. dahurica Koehne; североамериканский вид — C. douglasii Lindl. Отбор образцов для экспериментов проводился согласно административному делению города.

Для исследований были выбраны три контрастных экологических участка в черте г. Алматы: экологический участок № 1 — Алмалинский район г. Алматы, расположенный в центральной части города; экологический участок № 2 — Жетысуский район г. Алматы, расположенный в северной части города; экологический участок № 3 — Главный ботанический сад, находящийся в Бостандыкском районе г. Алматы, где условия произрастания растений более близки к природным экосистемам. Внутри районов территория условно была разделена на зоны, характеризующиеся контрастом по антропогенной нагрузке, по загрязненности и влиянию факторов среды: примагистральные и внутриквартальные насаждения.

В данной статье обсуждается водный режим 5 видов боярышника внутриквартальных насаждений Алмалинского административного района г. Алматы — экологический участок № 1 (табл.). Внутриквартальные насаждения — эта исследуемая категория насаждений включает в себя более защищенные в черте города посадки по влиянию экологических факторов среды: насаждения при школах, техникумах и высших учебных заведениях; насаждения при детских садах и яслях; насаждения жилых микрорайонов и кварталов, застроенных многоквартирными домами; насаждения при научноисследовательских учреждениях; насаждения при больницах и других лечебно-профилактических учреждениях. Данная категория насаждений менее подвержена экологической нагрузке вследствие изолированности, в первую очередь от основных магистралей города.

Для определения показателей водного режима, статистической обработки результатов исследований применяли общепринятые методики [3]. Водный баланс растений в условиях жесткой экологической обстановки следует считать одним из главных факторов, определяющих их выживаемость [1, 2]. Для определения показателей водного обмена листья заготовляли из средней части хорошо развитых побегов, находящихся в условиях нормального освещения и расположенных на периферии средней части кроны [3]. Свежесобранные листья помещали во влажную фланелевую ткань, затем в полиэтиленовый пакет для предупреждения испарения воды. Осуществлялась шестикратная повторность опытов по общепринятым методикам [2]: интенсивность транспирации; содержание воды в листьях; экономность транспирации; водопотеря; коэффициент водоудерживания; водный дефицит; водоемкость; относительная тургесцентность; концентрация клеточного сока; осмотическое давление; показатель относительной активности воды (гидратура).

Наличие воды в организме растений является главным условием существования живых организмов, поскольку именно вода определяет состояние, в данном случае растения. От количества воды в клетках и тканях растений зависит его жизнедеятельность. Оводненность растений зависит, прежде всего, от условий местопроизрастания. В районах с недостаточным водообеспечением общее содержание воды в растениях ниже, чем у тех видов, которые произрастают в условиях с нормальным водоснабжением. Внутриквартальные насаждения менее подвержены воздействию отрицательных экологических и антропогенных факторов. Конечно, эти факторы присутствуют и внутри жилых кварталов, но в существенно смягчающей форме, а значит, влияние на рост и развитие растений будет более щадящим.

Данные материалов таблицы свидетельствуют о том, что боярышники, произрастающие внутри жилых кварталов, находятся в более благоприятных условиях по отношению к примагистральным насаждениям. В пределах экологических участков боярышники внутриквартальных насаждений имеют направленность на снижение общей водоотдачи по отношению к примагистральным растениям в пределах одного экологического фона.

Характер оводненности растений, произрастающих внутри кварталов, по позициям нахождения в списке ранжирования в общих чертах повторяет содержание воды примагистральных насаждений. По экологическому участку № 1 следует отметить, что оводненность листьев в среднем составляет 39.81%, что почти на 5% выше этого показателя в примагистральных насаждениях (35.14%). Два интродуцированных вида C. dahurica Koehne и C. douglasii Lindl. имеют наибольшие значения изучаемого признака, что соответственно составляет 43.10 и 43.63%. Местные виды сохраняют то же положение, что и в первом случае. При ранжировании средних значений боярышников общая тенденция распределения видов сохраняется почти полностью. Наибольший показатель экономности транспирации принадлежит североамериканскому виду C.douglasiiLindl. (1.07%), минимальное значение — местному виду C.sanguinea Pall. (0.49%). Средневзвешенное среднее арифметическое составляет 0.818%.

Боярышники первого экологического участка, растущие внутри кварталов, имеют значения коэффициентов водоудерживания, значительно превышающие данные примагистральных насаждений. Критерий достоверности различий (t-критерий) во всех случаях указывает на наличие существенных разностей между средними величинами.

В данных насаждениях наибольшая средняя величина принадлежит местному виду C. altaica Lge., чей показатель водоудерживающей способности составляет 3.32, соответствующий средневзвешенной величине эталонного участка (3.324). Минимальная водоудерживающая способность наблюдается у C. almaatensisPojark. (2.35). Интродуцированные виды по изучаемому признаку во всех случаях устойчиво находятся на 3 и 4-й позициях. экоклимат алматы боярышник оводненность Растения внутриквартальных насаждений менее нуждаются в воде, чем примагистральные особи. Так, дефицит воды у внутриквартальных насаждений менее выражен. Разность средневзвешенных значений составляет 4.208%. C. sanguinea Pall. имеет самый низкий дефицит насыщенности водой — 9.72%, а C. almaatensis Pojark. более остальных нуждается во влаге, на что указывает относительный уровень средних значений водного дефицита — 16.05%.

Боярышники имеют среднюю водоемкость, равную 68.460%. Наибольшее количество воды для максимального влагонасыщения необходимо C. altaica Lge., имеющего показатель, равный 65.90%, разность недостающей воды составила 34.10%. Менее всего воды нужно для C. dahurica Koehne, разность значений которого составляет 28.68%. Усредненная величина относительной тургесцентности составляет 81.12% против 83.742%. Степень признаков водного баланса по экологическому участку в основном имеет низкую изменчивость.

Наибольшая величина осмотического давления принадлежит C. almaatensis Pojark. — 18.27 атм., а наименьшее — C. sanguinea Pall. — 11.18 атм. Интродуцированные виды C. dahurica Koehne и douglasii Lindl. занимают промежуточные положения, чаще всего 3 и 2 соответственно. C. sanguinea Pall. располагает самыми высокими значениями относительной активности воды — 12%, что указывает на стабильность водообменного процесса. Наиболее подвержен перепадам показателей водного режима местный вид C. almaatensis Pojark., имеющий показатель гидратуры 1.67%.

Итак, по водному балансу внутриквартальных насаждений Алмалинского экологического участка можно сделать неоднозначный вывод. Боярышники, конечно же, в условиях мегаполиса изменили показатели признаков водного режима, но, тем не менее, относительно стабильное содержание воды в листьях у видов боярышников из разных географических пунктов, небольшой размах вариации все-таки говорит о некотором приспособлении исследуемых видов к данным условиям произрастания. Следовательно, можно говорить о нормальном функционировании физиологических и биохимических процессов исследуемых растений.

• 1. Агроклиматический справочник по Алма-Атинской области. — Л.: Гидрометеоиздат, 1961. — 220 с.
• 2. Зелепухин В. Д. Фотосинтез и водный режим деревьев и кустарников в условиях пустыни: Автореф… канд. биол. наук. — Алма-Ата, 1963. — 21 с.
• 3. Установление целевых показателей загрязнения атмосферного воздуха в г. Алматы. — Алматы, 2008. — 197 с.