Ковязин В.Ф., доктор биологических наук, профессор Национального минерально-сырьевого университета «Горный»
Нгуен Тхи Лан, аспирант Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета Прияткин Н.С., кандидат технических наук, старший научный сотрудник Агрофизического научно-исследовательского института
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ГАЗОРЯЗРЯДНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЖИЗНЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДЕРЕВЬЕВ
Приведена оценка жизненного состояния древесных растений в парке Сосновка Санкт- Петербурга с использованием новой методики. Методика газоразрядной визуализации основана на воздействие слабого тока на метаболические процессы клетки, в результате которых образуется энергия в растительной клетке и выбрасываются электроны, которые фиксируются прибором Travel и дают свечение. Установлены критерии свечения прибора, по величине которых следует устанавливать жизненное состояние деревьев.
Ключевые слова: метод газоразрядной визуализации, древесные растения, парк Сосновка, жизненное состояние.
USE METHOD OF GAS-DISCHARGE VISUALIZATION FOR ASSESSES THE
VITALITY OF WOODY PLANTS
The new methodology uses for assesses the vitality of woody plants in park Sosnovka in St. Petersburg. Method- gas discharge visualization technique bases on the metabolic processes of cells, which makes the energy for cell and ions, radicals...Such electrons are captured by the device Travel and give a glow. СгШ-ria of the illumination device is established, the size of which should install the vital state of trees.
Key words: method of gas-discharge visualization, woody plants, Sosnovka Park, the vital condition.
В границах Санкт-Петербурга располагаются 55 парков, 166 садов, 718 скверов, 231 бульвар, 754 озелененные улицы [2]. Дополняет этот список Курортный лесопарк, расположенный в Курортном районе Санкт-Петербурга. В настоящее время самой актуальной проблемой города является загрязнение. Загрязнения любого масштаба по многочисленным цепям природных связей переходят из одной среды в другую. На этом пути первыми оказываются автотрофные организмы - растения, которые при этом испытывают комплекс неблагоприятных воздействий, снижающих их устойчивость, состояние и полезные человеку свойства. В настоящее время, санитарное состояние древесных пород рекомендуется определять по внешним морфологическим признакам растений [2] (табл. 1).
Таблица 1
Оценка санитарного состояния деревьев по их внешним признакам
Санитарно состояние деревьев Внешние признаки растений
Хорошее Деревья здоровые, нормально развитые, признаков болезней и вредителей нет; повреждения ствола и скелетных ветвей, раны и дупла отсутствуют
Удовлетворительное Деревья здоровые, но с замедленным ростом, неравномерно
развитой кроной, недостаточно облиственные с наличием незначительных повреждений ствола и небольших дупел
Неудовлетворительное Деревья сильно ослаблены, ствол имеет искривления, крона слабо развита, наличие усыхающих или усохших ветвей, прирост однолетних побегов незначительный, имеется суховер-шинность, механические повреждения ствола значительные, имеются дупла
Приведенные высшее внешние признаки растений не всегда объективно позволяют оценить санитарное состояние, поэтому кроме морфологических признаков деревьев, нами предложена методика оценки санитарного состояния деревьев с применением прибора слабого тока и современных компьютерных технологий.
Объект исследования. Исследование санитарного состояния древесных растений проведено в парке Сосновка Санкт-Петербурга, площадью 302,08 га, который является уникальным уголком города, остатком естественного соснового леса, находящегося в течение последнего столетия под сильнейшим антропогенным воздействием.
25 ноября 1968 г. территория приобретает статус Городского парка и переходит в непосредственное подчинение Управления садово-паркового хозяйства города Санкт-Петербурга [5]. С этого момента проводится активное благоустройство территории: проводится мелиорация территории, ремонтируется и создается дорожно-тропиночная сеть, высаживаются деревья и кустарники, устраиваются цветники. Впервые, в 1972 г. проведено лесоустройство, разработан проект реконструкции части парка на территории 180 га, который не был осуществлен.
Растительность «Сосновки» существенно изменилась за последние 100 лет: на месте чистых сосновых лесов образовались смешанные сосново-березовые, а в южной части парка даже участки сосново-широколиственного древостоя. Чистый сосновый древостой сохранился только на гряде Парголовского оза в юго-западной и западной частях парка. В целом, сосна обыкновенная (Pinu s sylvestris L^ настоящее время занимает 55 % площади парка [4]. Южная часть парка наиболее обустроена, проложены многочисленные дорожки, посажены аллеи из деревьев и бордюры из различных кустарников, разбиты газоны и цветники. По краям парка, особенно в южной, и западной его частях, высажены лиственница европейская (Larix deciduaMill), дуб черешчатый (Quercus roburL.), липа мелколистная (Tilia cordataMill.), клен остролистный (Acer platanoides L.) и др.
В отличие от большинства городских парков и скверов Санкт-Петербурга, парк «Соснов-ка» характеризуется сочетанием земельных участков с сохранившейся здесь естественной растительностью и подвергшихся сильному антропогенному влиянию. Так как «Сосновка» находится внутри города, а вокруг располагаются многоэтажная жилая застройка, то его биогеоценоз повержен сильному антропогенному воздействию. Кроме постоянного вытаптывания травостоя, многочисленных следов кострищ и пожарищ, наблюдается значительное влияние человека на флору. В 50-70-х годах прошлого века проведены массовые посадки различных декоративных деревьев и кустарников. Посадки древесных растений в меньших масштабах проводятся и в настоящее время, особенно в южной и восточной частях парка, где проводится окультуривание фитоценозов [1].
Методика исследования. Санитарное состояние древесных растений определялось по внешним признакам растений и с применением прибора Travel (рис.1), который регистрирует количественные изменения площади и интенсивности свечения металлического тест-объекта (дерева), включенного в электрическую цепь, как показано на рис.1. Регистрация свечения осуществлялась в режиме статистической покадровой съемки в количестве 100 кадров с интервалом 5 сек.
Высоковольтный генератор (1) вырабатывает пакет импульсов высокой частоты, длительность одиночного импульса - не более 10 мкс. С периодом следования 1 кГц высоковольтный потенциал подается на токопроводящий электрод (2), отделенный стеклом от титанового «тест- объекта» (3). Между «тест - объектом» и электродом существует емкостная связь, благодаря которой высоковольтный потенциал попадает на «тест-объект». Далее напряжение от «тест - объекта» с помощью проводника-электрода (4) подводится к дереву (5), путем введения в ствол дерева на глубину 35-40 мм на высоте 20 см от поверхности земли. Инициированное от тест - объекта газоразрядное свечение (6) регистрируется оптической системой прибора (7) (встроенной аналоговой камерой) и сохраняется в виде изображений формата *.Ьтр на жестком диске персонального компьютера.
Рис.1. Прибор Travel в рабочем состояние Структура прибора ГРВ Тревел приведена на рис. 2.
Рис. 2. Структура прибора ГРВ Тревел для определения санитарного состояния древесных растений
Данный прибор предназначен для исследования состояния человека. Использование мощной технологии ГРВ позволяет получать большой объем информации о состоянии не только человека, но и других биологических объектов. Специализированная камера фиксирует свечение слаботочного разряда, возникающего вокруг объекта при помещении в ствол электрода прибора. Метод ГРВ позволяет оперативно и наглядно отслеживать изменение санитарного состояния растений, суть этого метода разъясняется ниже.
Результат исследований. Итальянские ученые Колли и Фаччинив 1954 г., применив фотоэлектронные установки, открыли слабое свечение растущих корешков злаковых растений. Ростки развивались из семян в стерильной среде в полной темноте. Корешки этих растений испускали световые кванты спонтанно, без всякого внешнего воздействия. Длины волн квантов лежали в видимой области спектра, максимум соответствовал зеленому свету (0,55 мк). Свет испускали также стебли и семена растений, но наиболее интенсивно светились корни. Кроме злаков были исследованы бобовые: у них тоже была зафиксирована биолюминесценция в видимой области спектра[12].
В дальнейшем эти ученые решили подвергнуть исследованию измельченные ткани растений. Приготовлялся так называемыйгомогенат — тщательно растертая эмульсия из ткани. Нормальные процессы жизнедеятельности в ней нарушались. Тем не менее, свечение было обнаружено и в этом случае. Для массы раздавленных семян общая интенсивность излучения составляла около 100 тыс. фотонов в секунду из одного грамма гомогената. Такоесверхсла-бое свечение при обычных условиях не может быть замечено человеческим глазом, но легко улавливаться приборами [12].
Поиски наиболее вероятного субстрата сверхслабого свечения показали, что таким субстратом в организме в первую очередь являются тканевые липиды. Обнаружено, что сверхслабое излучение в видимой области спектра характерно для всех животных и растительных липидов: свободных и связанных липидов органов и тканей живых организмов. Также отмечен ряд закономерностей[7], которые подтверждают, что:
+ свечение жиров действительно сопровождает их автоокисление. + свечение возрастают вдвое с повышением температурына каждые 10 градусов. + свечение усиливается при введении в жир как органических, так и неорганическихпе-рекисей.
+ сильные ингибиторы свободно-радикальных процессов бета-полол и альфа-нафтол ослабляют свечение в 2-3 раза.
Отклонение от нормального уровня свечения как в сторону повышения, так и в сторону понижения характерно для патологических состояний организма и связано с нарушением метаболизма.
С физической точки зрения метод ГРВ основан на стимулировании эмиссии фотонов и электроновс поверхности объекта при подаче коротких электрических импульсов. Ин
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.