Российские ученые выяснили, как выбросы цементного завода влияют на почву и растения
Работа проходила в рамках проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда, а ее результаты были опубликованы в журнале Environmental Pollution.
«Выбросы заводом оксида кальция приводят к накоплению в почве гидроксидов и карбонатов кальция и защелачиванию почвенного профиля. Как следствие, снижается доступность для древесных растений ряда жизненно важных элементов минерального питания: железа, марганца, цинка и никеля. Наиболее выраженный эффект долговременного воздействия цементного завода на хвойные деревья проявлялся в развитии острого дефицита марганца в ветвях и хвое, шишках и семенах. Это приводило к снижению урожая семян, падению их всхожести и понижению регенерационного потенциала сосновых древостоев», – рассказал один из авторов статьи Владимир Кузнецов, руководитель проекта РНФ, доктор биологических наук, научный руководитель Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН.
Авторы работы изучают то, как растения повреждаются и гибнут в неблагоприятных для них условиях и как им удается выживать в такой среде. Сейчас на растения влияют глобальные изменения климата: засухи случаются чаще и становятся продолжительнее, а верхний слой почвы удерживает меньше воды. Растениям также вредит загрязнение окружающей среды солями тяжелых металлов, которые токсически воздействуют на метаболизм клеток и нарушают водный баланс растений. Больше всего в таких условиях повреждаются хвойные деревья, такие как сосна обыкновенная и ель европейская.
Ученые исследовали, как выбросы крупнейшего в России и Европе цементного завода «Мальцовский портдландцемент» на протяжении более чем 100 лет влияют на распределение микроэлементов в почве и органах хвойных растений. Они также изучали некоторые параметры растений: особенности формирования шишек и посевных качеств семян, гомеостаз и водный баланс сосен, которые выросли в зоне длительного воздействия выбросов цементного завода.
Чтобы определить содержание тяжелых металлов и установить связь их содержания с работой завода, авторы собрали образцы верхних горизонтов почв, сосновые ветви с хвоей и шишки с семенами. Исследование проводилось на участках, которые расположены на различном расстоянии от источника выбросов по четырем сторонам света. Помимо этого, исследователи подобрали контрольные, то есть ненарушенные участки леса, которые по всем параметрам были схожи с экспериментальными. Ученые провели исследования, которые помогли оценить физиологическое значение изменений, проходящих в деревьях из-за выбросов, и испытания посевных качеств семян, химический и элементный анализ почв и частей растения.
Авторы отмечают, что, несмотря на накопление в почве многих токсичных для растений веществ, растущие на этой территории сосны представляют собой относительно стабильную экосистему.
«Мы предполагаем, что в долгосрочной перспективе естественная кислотность лесных почв восстановится, но при этом тяжелые металлы станут токсичными и более доступными для растений. В связи с этим на загрязненных территориях целесообразно проводить мониторинг состояния лесов и уровня металлов в почвах», – заключил ученый.