Zelené plochy mají příznivý vliv na mikroklimatické charakteristiky městského prostředí. Sníží se znečištění hlukem. Vzduch je obohacen kyslíkem, škodliviny jsou biotransformovány a rozptýleny. Obecně platí, že přírodní ekosystémy přímo i nepřímo ovlivňují pohodu obyvatel a jsou cenným objektem městského prostředí, který je schopen reprodukovat různé ekosystémové služby. Pro hodnocení takových služeb městských lesů v Moskvě je nutné komplexně studovat charakteristiky odolnosti jednotlivých druhů dřevin a jejich adaptace v extrémních podmínkách, studovat mnoho souvisejících ukazatelů, včetně filtrace prachu a absorpční schopnosti rostlin.
Stromová a keřová vegetace ve městě, jako důležitý prvek městského ekosystému, je zase vystavena obrovskému negativnímu vlivu antropogenních faktorů. Téměř všechny druhy lidské činnosti jsou spojeny se vznikem pevných, kapalných a plynných odpadů.
V důsledku provozu čerpacích stanic, různých průmyslových podniků a každoročního nárůstu počtu vozidel se do ovzduší uvolňuje více než 100 tisíc různých prvků ve formě plynů, aerosolů a prachu v celkovém množství až na 4-6 miliard tun ročně. (Altshuler, 1974) Podle výroční zprávy o stavu životního prostředí v Moskvě v roce 2019 tedy mezi hlavní znečišťující látky ovzduší patří oxid uhelnatý, oxid dusičitý, oxid dusíku, sloučeniny uhlovodíků, oxid siřičitý, sirovodík, ozón, formaldehyd , fenol, benzen, toluen, styren, naftalen. Zároveň je koncentrace těchto látek v blízkosti dálnic maximální a při pohybu směrem k obytným čtvrtím klesá.
K vlivu znečišťujících látek na rostliny dochází prostřednictvím několika mechanismů. Plyny působí přímo na vegetaci. Těžké kovy se ukládají a hromadí v půdě. Nasycení vzduchu dusíkem má nepříznivý vliv na samotnou rostlinu. Zvýšená kyselost srážek a následně půdy vlivem kyselých plynů v atmosféře také přímo ovlivňuje rostliny. K nepřímému účinku dochází v důsledku absorpce narušených složek plodné vrstvy kořeny rostlin. (Sergeychik, 1997) Často jsou pozorovány komplexní účinky znečištění. Například ionty těžkých kovů se dostávají do rostlinného těla absorpcí kořenů a listů, a to především v důsledku práce kořenového systému a také díky schopnosti zadržovat, akumulovat a absorbovat těžké kovy povrchem listy.
Znečištění ovzduší a následné zhoršování půdních podmínek hraje velkou roli v anatomicko-morfologických, ekologicko-biochemických a biofyzikálních změnách rostlin. Chemické prvky v rostlinném těle tedy ovlivňují vodní režim buněk a pletiv, zvyšují transpiraci rostlin, brzdí fotosyntézu, narušují hormonální regulaci fyzikálních a chemických procesů, což má za následek snížení výnosu a narušení morfogeneze, růstu a vývoje rostlin. (Chernyshenko, 2001)
A.L. Kovalevsky v důsledku výzkumu a studia faktických materiálů poznamenal, že v některých typech vegetace akumulace chemických prvků nejprve stimuluje životně důležitou aktivitu rostliny a její produktivitu, pak ji stlačuje a způsobuje smrt. Jiné rostliny však při určité úrovni koncentrace prvků samostatně brání dalšímu vstřebávání, někdy i s následným poklesem koncentrace. (Kovalevsky, 1991) Taková bariérová akumulace chemických prvků rostlinami je určitým druhem adaptace na extrémní prostředí.
Míra odolnosti dřevin ve vztahu k extrémním podmínkám městského prostředí se v průběhu individuálního vývoje organismu mění. (Kulagin, 1980; Ševjaková, 2000; Černyšenko, 2001)
Podle toho, jak je rostlina nakloněna ke změně fyziologických pochodů, se zvyšuje nebo snižuje odolnost daného organismu vůči extrémním podmínkám městského prostředí. V procesu takové adaptace rostlin je důležitá stabilizace intracelulárních struktur. Ten je zase regulován ochrannými látkami, mezi které patří cukry, ve vodě rozpustné bílkoviny, fosfolipidy, volné aminokyseliny a pigmenty. Míra adaptace městských výsadeb tedy závisí na fyzické schopnosti akumulovat tyto ochranné látky a také na jejich skutečné přítomnosti na stanovišti. Regulace množství pomocných látek je možná při organizování udržovacích prací na výsadbách ve městě.
Některé druhy stromové a keřové vegetace, přizpůsobující se vytvořeným podmínkám, mění svůj vzhled, a to větvení koruny tak, že kontakt listů se znečištěním je do určité míry omezen. Stabilnější jsou například stromy s hustými pyramidálními korunami a polštářovité rostliny. Mezi adaptační mechanismy rostliny patří také regenerační schopnost v podobě druhotného olistění výhonků. Rostliny obnovují nové listy a výhonky, aby nahradily poškozené. Nejstabilnější adaptované rostlinné druhy mají vysokou rychlost všech metabolických reakcí, sníženou inhibici fotosyntézy, dýchání, destrukci plastidových pigmentů a dalších fyziologických a biochemických procesů. (Černyšenko, 2001,2012, XNUMX)
Adaptace dřevin na urbanizované prostředí je tedy propojena především s fyziologickými schopnostmi jednotlivých druhů a také s přítomností uměle vytvořených člověkem vytvořených podpůrných podmínek pro jejich příznivé podmínky existence a péče.
V roce 2019 byl v Moskvě v hranicích Moskevského okruhu stav pouze 21 % stromové vegetace hodnocen jako dobrý, hlavní podíl – 71 % stromů a keřů – bylo uvedeno v uspokojivém stavu a 8 % – v roce XNUMX nevyhovující stav.
Moskva jako město se zvýšenou antropogenní zátěží vyžaduje maximální zachování stávajícího „zeleného filtru“ a jeho případné navýšení.
V tomto ohledu je v posledních letech nejoblíbenější ekologizace městských služeb a městského dopravního komplexu. Některá vylepšení jsou již zaznamenána. Komplexní ukazatel – index znečištění ovzduší v Moskvě v roce 2019 byl 2.9. Tato úroveň je hodnocena jako nízká a dle Mosekomonitoringu byla zjištěna její negativní dynamika. V roce 2015 byl tedy index 3.1 a v roce 2016 – 3.0. (Kulbačovskij, 2020)
V průběhu času se mění charakteristiky prostředí – úroveň znečištění atmosféry, teplota a vlhkost. Tím se mění stav městských výsadeb, a tím i vlastnosti jednotlivých druhů rostlin, včetně jejich prachofiltračních a absorpčních schopností, na kterých přímo závisí výsledné ekosystémové služby. Studium takových vzájemně souvisejících změn zůstává velmi aktuální a v současné době je předmětem zájmu mnoha výzkumníků.
Ekologické skupiny rostlin ve vztahu k teplotě
Životní aktivita rostlin do značné míry závisí na okolní teplotě. Podle potřeby tepla se dělí do tří hlavních ekologických skupin: teplomilné, vyžadující mírné teploty a mrazuvzdorné.
teplomilné rostliny Rostou v tropických, subtropických zónách a na dobře vyhřátých mírných stanovištích. Tyto rostliny mají vyvinutou adaptaci na relativně vysoké teploty (průměrná roční teplota asi +27 °C). V mírných zeměpisných šířkách patří mezi teplomilné rostliny tzv. listnaté dřeviny: buk, habr, kaštan a také četné trávy z nižších pater listnatých lesů.
rostliny, potřebují mírné teploty, nevyžadují teplo a rostou v mírném podnebí. Tyto rostliny zpravidla nemají zvláštní přizpůsobení teplotním podmínkám.
mrazuvzdorné rostliny, obývající severní zeměpisné šířky, jsou nuceni se přizpůsobovat především nízkým teplotám (průměrná roční teplota je cca 0°C). Patří mezi ně tundra a vysokohorské rostliny.
Typy adaptace rostlin na různé teplotní podmínky prostředí
Ostré teplotní výkyvy – silné mrazy nebo horké počasí – jsou pro rostliny nepříznivé, protože se jedná o poikilotermní organismy. Proto mají řadu zařízení pro boj s chladem nebo přehřátím. Všechny adaptace rostlin na teplotní podmínky prostředí lze podle povahy rozdělit do tří typů: biochemické, fyziologické a morfologické.
К biochemické adaptace Patří mezi ně změny chemického složení cytoplazmy nebo buněčné mízy za extrémních teplotních podmínek. Při vysokých teplotách se v cytoplazmě buněk teplomilných rostlin zvyšuje obsah ochranných látek (organické kyseliny, soli, sliz). Zabraňují poškození cytoplazmy a neutralizují toxické látky vznikající pod vlivem vysoké teploty.
U rostlin odolných vůči chladu se při nízkých teplotách hromadí sacharidy (hlavně glukóza) v buněčné míze, což snižuje bod tuhnutí vody.
Fyziologické adaptace spočívají ve změně životně důležitých procesů a trvání životních cyklů v závislosti na teplotním režimu prostředí. Účinnou ochranou rostlin před přehřátím je zvýšená transpirace (odpařování vody při nedostatku vody) díky velkému počtu průduchů v listech.
V pouštních a stepních rostlinách jim krátký vývojový cyklus umožňuje vyhnout se vysokým teplotám. Celé vegetační období probíhá brzy na jaře a letní vedra přečkají ve stavu semen nebo podzemních výhonků. Ekologická skupina bylinných jednoletých rostlin s velmi krátkou vegetační dobou je tzv efeméra (kamenná muška). Existují také vytrvalé rostliny podobné efemérům – ephemeroidy, ve kterém odumírá pouze nadzemní část (tulipán, sněženky). A když nastanou příznivé podmínky, jejich život se obnoví díky živinám nahromaděným v podzemní části.
Extrémním opatřením v boji proti chladu nebo horku je přechod rostlin do stavu pozastavená animace (vratné pozastavení životních procesů) v důsledku dehydratace. Například mechy a lišejníky mohou zůstat v tomto stavu po dlouhou dobu.
К morfologické adaptace zahrnují strukturální rysy tkání a orgánů, stejně jako rozmanitost forem života, když žijí v různých teplotních podmínkách. Vliv vysokých teplot na rostliny v subtropickém a tropickém pásmu se snižuje zvýšením odrazu slunečního záření a zmenšením povrchu pohlcujícího světlo. Zvýšený odraz slunečního světla usnadňuje světlá barva listů, jejich lesklý nebo pubescentní povrch. Snížení absorpce světla je dosaženo úpravou listových čepelí. Mohou to být trny (kaktusy), zmenšení velikosti (saxaul), disekce (dlaně), stočení listů (péřovka). Vertikální uspořádání listů vůči slunečním paprskům působí proti přehřívání rostlin. Úhel jejich sklonu se může měnit otáčením listové čepele.
Adaptace v rostlinách chladného podnebí se projevují ve formě tvorby zakrslých (bříza, vrba), plazivých (zakrslý cedr, turkestánský jalovec) a polštářovitých (vysokohorské a arktické polštářové rostliny) životních forem. Takové rostliny jsou méně vystaveny větru, v zimě jsou lépe pokryty sněhem a v létě lépe využívají teplo půdy.
Existují morfologické úpravy, které chrání rostliny před vysokými i nízkými teplotami. Jsou to: vývoj silné kůry (vnější části kůry) u stromů, periderm u mladých výhonků, ochranné šupiny v pupenech a silná slupka u semen.
Zopakujme si to hlavní. Podle potřeby tepla se rostliny dělí do tří ekologických skupin: teplomilné, vyžadující mírné teploty a mrazuvzdorné. Rostliny si vyvinuly různé biochemické, fyziologické a morfologické adaptace na různé teplotní podmínky prostředí.
Pojďme si otestovat své znalosti
Klíčové otázky
1. Jaké ekologické skupiny rostlin znáš ve vztahu k teplotě?
2. Uveďte příklady morfologických adaptací chladu odolných rostlin na nízké teploty.
3. Jaké fyziologické adaptace umožňují stepním a pouštním rostlinám vyhýbat se vysokým teplotám?
Obtížné otázky
1. Uveďte, které z uvedených rostlin jsou teplomilné a které mrazuvzdorné: zakrslý cedr, palma, mandarinka, borovice, turkestánský jalovec, zakrslá bříza, granátové jablko.
2. Charakterizujte biochemické změny v buňkách teplomilných a chlad-tolerantních rostlin při extrémních teplotách. Jaký je jejich rozdíl?
3. Proč jsou tundrové rostliny méně rozmanité ve velikosti než tropické rostliny?
Individuální domácí úkol. Pomocí jakýchkoliv bylin a dřevin rostoucích ve vaší oblasti jako objektů pozorování určete všechny jejich teplotní adaptace a zařaďte je do typů.
