Сосна как индикатор воздуха

Красноярские учёные предложили новый метод определения качества воздуха. Индикатором состояния атмосферы, по мнению исследователей, могут быть сосны, растущие в городе и пригородных районах. Для того чтобы следить за реакцией деревьев, им поставили специальные некротические метки. Такая прививка, несмотря на довольно зловещее название, для дерева не страшна. При этом исследователи получают бесценную информацию.

Для многих крупных промышленных центров загрязнение воздуха является одной из главных проблем качества окружающей среды. К сожалению, и у нас отмечаются высокие концентрации бензапирена и соединений фтора, превышающие допустимый уровень. При этом опасность таких выбросов для живых организмов и экосистем часто остаётся неизвестной.

Учёные Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр СО РАН”, Сибирского федерального университета и Сибирского института бизнеса, управления и психологии обнаружили, что загрязнение воздуха промышленными выбросами приводит к ослаблению сосновых массивов Красноярской агломерации, активной утрате деревьями хвои, а также к существенному уменьшению количества деревьев — изреживанию. Результат основан на восемнадцатилетних наблюдениях — с 2002 по 2019 год — за состоянием двух сосновых массивов в окрестностях Красноярска, в каждом из которых около 500 деревьев. Один расположен по розе ветров от промышленных предприятий, второй — с противоположной стороны от города.

Исследователи связали факт ослабления сосняков с промышленными выбросами и загрязнением воздуха. А затем решили разобраться в механизме этих изменений с помощью метода введения в ствол деревьев некротической метки. Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале, посвящённом вопросам экологии, Environments.

Суть метода некротической метки в инъекции в ствол дерева специального препарата, который содержит специализированные вещества — элиситоры, полученные из патогенного гриба сeratocystis laricicola. При помощи этого метода исследователи ежегодно тестировали состояние 50 деревьев. После инъекции дерево распознает элиситоры патогенного гриба и включает защитную реакцию, позволяющую растению быстро изолировать повреждённые клетки. В результате на стволе образуется некроз — формирование из отмершей наружной ткани, ограниченной рубцом. Учёные обнаружили, что высота расположения некроза на стволе зависит от качества воздуха и состояния хвои. У здоровых деревьев некроз смещён вниз от места инъекции, тогда как у ослабленных он поднимается вверх по направлению к кроне. Как объясняют биологи, связано это с особенностями движения глюкозы по стволу сосны. Если нет факторов, повреждающих растение, дерево направляет вещество в корни, делая запасы в виде крахмала. Если же хвоя по какой-либо причине повреждается (например из-за токсинов или пожара), сосна начинает “худеть”, расходуя свой запас. Все накопленные вещества направляются вверх. В итоге смещается по стволу и метка.

Разработанный красноярцами метод поможет исследователям оценить влияние различных загрязнителей атмосферы на наши леса. Также, снимая показания со стволов, можно составить хронологию токсичности промышленных выбросов и определить период восстановления крон деревьев после различных негативных воздействий.

Исследование проводилось при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Красноярского научного фонда.