ROLA ZANIECZYSZCZEN POWIETRZA W PROCESIE DEGRADACJI LAS脫W
1. Wst臋p
Zjawisko degradacji i kurczenia si臋 zasob贸w le艣nych naszego globu jest obecnie jednym z najwi臋kszych problem贸w ekologicznych na 艣wiecie. T. Marsza艂ek wymienia trzy g艂贸wne 藕r贸d艂a niebezpiecze艅stw jakie zagra偶aj膮 lasom 艣wiata: - wylesienia powodowane przez rosn膮ce zapotrzebowanie na grunty rolne i na r贸偶ne rodzaje powierzchni niele艣nych. - wylesienia powodowane przez rosn膮ce zapotrzebowanie na drewno, g艂贸wnie jako 藕r贸d艂o energii opa艂owej. - obumieranie las贸w powodowane przez zanieczyszczenia powietrza, gleby i wody.
Lasy Europy 艢rodkowej, nale偶膮ce do tzw. pasa las贸w mieszanych strefy umiarkowanej, ju偶 w latach 70-tych ubieg艂ego stulecia zacz臋艂y wykazywa膰 symptomy 艣wiadcz膮ce o pogarszaj膮cym si臋 stanie zdrowotnym drzewostan贸w. Spo艣r贸d wszystkich czynnik贸w szkodotw贸rczych, kt贸re za taki stan rzeczy mog艂yby by膰 odpowiedzialne, za najwa偶niejszy uznaje si臋 przemys艂owe zanieczyszczenia powietrza, a g艂贸wnie emisj臋 dwutlenku siarki i azotu oraz, praktycznie nieodwracalne ska偶enie gleb. Nale偶y jednak zaznaczy膰, 偶e wyra藕nie obserwuje si臋 zjawisko synergicznego oddzia艂ywania emisji przemys艂owych i innych czynnik贸w szkodotw贸rczych w lasach, oraz kumulowanie si臋 skutk贸w zdarze艅 maj膮cych miejsce w przesz艂o艣ci zbiorowiska le艣nego, jak na przyk艂ad swobodny wyr膮b, zmiana sk艂adu gatunkowego czy wp艂yw naturalnych czynnik贸w niszcz膮cych.
W dniu dzisiejszym wiadomo ju偶, 偶e najwi臋ksz膮 negatywn膮 reakcj臋 na emisj臋 zanieczyszcze艅 wykaza艂y drzewa iglaste, a zw艂aszcza jod艂a, kt贸rej obumieranie obj臋艂o ponad 70% jej europejskich zasob贸w. Obecnie szkody przemys艂owe o charakterze eksplozywnym wyst臋puj膮 przede wszystkim w drzewostanach 艣wierkowych, cz臋sto charakterystycznych dla obszar贸w g贸rskich. Powodowane to jest faktem, 偶e lasy iglaste s膮 zimozielone, czyli nie zrzucaj膮 li艣ci na zim臋, pozostaj膮 zatem pod wp艂ywem zanieczyszcze艅 powietrza przez ca艂y rok. Zim膮 wyst臋puj膮 znacznie wy偶sze emisje zanieczyszcze艅 powietrza z sektora energetycznego, a zatem i wy偶sze st臋偶enia i depozycje tych zwi膮zk贸w, co stwarza niekorzystne warunki dla drzew.
Zagro偶enie las贸w w Polsce jest tym gro藕niejsze, 偶e w strukturze gatunkowej drzewostan贸w w Polsce odznacza si臋 nadmierna przewaga gatunk贸w iglastych. Drzewa iglaste zajmuj膮 77,5% (6788 tys. ha) powierzchni zalesionej, a drzewa li艣ciaste - 22,5% (1968 tys. Ha).
Natomiast wiele gatunk贸w drzew li艣ciastych cechuje si臋 du偶膮 odporno艣ci膮 na zanieczyszczenia powietrza. Do najmniej wra偶liwych zaliczy膰 mo偶na jawor, olsz臋 czarn膮, brzoz臋 brodawkowat膮, topole holendersk膮, osik臋 i topol臋 bujn膮.
W Polsce zjawisko zamierania ca艂ych ekosystem贸w le艣nych jest znane z zachodniej cz臋艣ci Sudet贸w, a zw艂aszcza z G贸r Izerskich i Karkonoszy. Jednak偶e niepokoj膮ce lub nawet alarmuj膮ce zmiany w zdrowotno艣ci las贸w obserwuje si臋 r贸wnie偶 w Karpatach Zachodnich, czyli mi臋dzy innymi w Beskidzie 艢l膮skim.
Zanieczyszczenia powietrza mog膮 oddzia艂ywa膰 negatywnie na ekosystemy le艣ne w spos贸b bezpo艣redni, przez kontakt z powierzchni膮 ro艣lin, powoduj膮c uszkodzenia listowia, lub wp艂ywaj膮c niekorzystnie na podstawowe funkcje 偶yciowe drzew, lub w spos贸b po艣redni, przez gleb臋 i system korzeniowy. Skutki po艣rednie mog膮 by膰 odczuwane przez dziesi膮tki lat.
Wsp贸艂dzia艂anie r贸偶nych zanieczyszcze艅 mo偶e odbywa膰 si臋 w spos贸b addytywny, antagonistyczny i synergiczny. Zale偶y to od rodzaju zanieczyszcze艅, ich st臋偶enia i warunk贸w ekspozycji. Wywo艂ywane efekty mog膮 by膰 spowodowane kr贸tkotrwa艂ym dzia艂aniem wysokich st臋偶e艅 (ostre objawy) lub d艂ugotrwa艂ym dzia艂aniem niskich st臋偶e艅 (objawy chroniczne).
Zmienne 艣rodowiskowe takie jak temperatura, wilgotno艣膰, nas艂onecznienie, oraz zmienne ro艣linne: gatunek, wiek i stan fizjologicznego rozwoju poszczeg贸lnych organ贸w jak r贸wnie偶 status od偶ywczy, maj膮 du偶y wp艂yw na reakcj臋 ro艣liny na dan膮 dawk臋 zanieczyszczenia.
Dawka = st臋偶enia x czas jego dzia艂ania
2. Dwutlenek siarki
Na lasy szkodliwie dzia艂aj膮 emitowane przez elektrownie spaliny, a przede wszystkim zawarty w nich dwutlenek siarki. Toksyczne dzia艂anie SO2 jest reakcj膮 z艂o偶on膮 i jeszcze niezbyt dok艂adnie poznan膮.
Wed艂ug jednej z hipotez wp艂ywa on ujemnie na dzia艂anie enzym贸w ro艣linnych, co zmniejsza oddychanie, transpiracj臋 i fotosyntez臋. Wed艂ug innej hipotezy SO2 wypiera magnez z zielonych barwnik贸w li艣ci i powoduje rozpad tych barwnik贸w, co prowadzi do zak艂贸ce艅 w asymilacji.
W naszym kraju nie ma dotychczas normatywnie ustalonych granicznych zanieczyszcze艅 powietrza oddzia艂uj膮cych na lasy.
Najbardziej wra偶liwe na SO2 jest jod艂a, 艣wierk i sosna pospolita, odporne za艣 s膮: buk, d膮b szypu艂kowy i czerwony, brzoza, osika, wi膮z, grab, modrzew, klon i olcha szara. Jako wska藕niki obecno艣ci SO2 w powietrzu atmosferycznym mog膮 s艂u偶y膰 mech hiszpa艅ski, lucerna i begonia. Du偶膮 wra偶liwo艣膰 na jego dzia艂anie wykazuj膮 tak偶e koniczyna, j臋czmie艅 i tyto艅.
Wra偶liwo艣膰 na dwutlenek siarki i inne sk艂adniki spalin zale偶y nie tylko od: gatunku drzewa, fazy jego rozwoju, st臋偶enia SO2, czasu ekspozycji, temperatury, wilgotno艣ci wzgl臋dnej, cz臋stotliwo艣ci wyst臋powania mrozu zim膮, typu gleby, wysoko艣膰 po艂o偶enia n.p.m., obecno艣膰 innych zanieczyszcze艅 i ich st臋偶e艅. Przyk艂adowo zaobserwowano, 偶e:
M艂odniki sosny pospolitej s膮 bardziej odporne na SO2 ni偶 drzewostany starsze.
W tych miejscach gdzie pr臋dko艣膰 wiatru jest wi臋ksza wyst臋puje wi臋ksza sorpcja SO2 i drzewostany s膮 szybciej i bardziej uszkadzane. Drzewostany po艂o偶one w g贸rach s膮 wi臋c szczeg贸lnie nara偶one na dzia艂anie SO2. Spowodowane jest to mechanizmem suchego osiadania zanieczyszcze艅. Tu偶 przy powierzchni li艣cia znajduje si臋 warstwa powietrza zwana przy艣cienn膮, w kt贸rej pr臋dko艣膰 przep艂ywu jest 99% mniejsza od pr臋dko艣ci przep艂ywu swobodnego. Dopiero przej艣cie drobiny SO2 przez t臋 warstw臋 umo偶liwia jej kontakt z powierzchni膮 ro艣liny. W miar臋 wzrostu pr臋dko艣ci wiatru grubo艣膰 tej warstwy zmniejsza si臋. Powoduje to, 偶e przy takim samym st臋偶eniu SO2 w powietrzu jego dost臋pno艣膰 dla ro艣lin eksponowanych na wiatr b臋dzie wi臋ksza ni偶 w miejscach os艂oni臋tych.
Ostra zima mo偶e spowodowa膰 znaczne zwi臋kszenie uszkodze艅 drzewostan贸w poddanych emisji SO2.
Wi臋ksz膮 odporno艣膰 na emisj臋 SO2 wykazuj膮 drzewostany silne, rosn膮ce w odpowiednich dla nich warunkach siedliskowych.
Uszkodzenia las贸w przez SO2 mog膮 si臋 wyra藕nie zwi臋kszy膰 wskutek braku opad贸w w sezonie wegetacyjnym
Os艂abione dzia艂aniem SO2 lasy s膮 bardziej podatne na dzia艂anie szkodliwych owad贸w i grzyb贸w paso偶ytniczych, kt贸re przyczyniaj膮 si臋 do wzmo偶onego wydzielania si臋 posuszu.
Na bazie analiz chemicznych igie艂 sosny zebranych z obszaru ca艂ego kraju z losowo wybranych punkt贸w pomiarowych w latach 1983 - 1985 Dmuchowski i Bytnerowicz (1995) opracowali mapy rozk艂adu zanieczyszczenia 艣rodowiska w Polsce przez siark臋 i wybrane metale ci臋偶kie. Naturalny poziom st臋偶enia siarki w ig艂ach sosny wynosi oko艂o 0.06%. Wed艂ug opracowanych map zawarto艣膰 siarki w ig艂ach wynosi艂a odpowiednio:
< 0,09% dla oko艂o 5,7 terytorium kraju;
Od 0,091 do 0,12% dla oko艂o 47,4% terytorium kraju;
Od 0,121 do 0,15% dla oko艂o 32,2 % terytorium kraju;
>0,15% dla oko艂o 14,7% terytorium kraju.
Dla najbardziej zanieczyszczonych obszar贸w, st臋偶enie siarki w ig艂ach przekroczy艂o o 250% naturalny jej poziom. Wyniki te odnosz膮 si臋 do zanieczyszczenia 艣rodowiska przez siark臋, spowodowanego nie tylko przez zanieczyszczenia powietrza. Dlatego te偶 Huttuner stworzy艂 skal臋 por贸wnawcz膮, w kt贸rej st臋偶enie siarki w ig艂ach skorelowane jest z odpowiadaj膮cymi im st臋偶eniami SO2 w powietrzu.
< 0.09% S w ig艂ach sosny odpowiada st臋偶eniu SO2 w atmosferze <20渭g/m3;
0.091 - 0,12% S w ig艂ach sosny odpowiada st臋偶eniu SO2 w atmosferze od 21 do 29渭g/m3;
0,121 - 0,15% S w ig艂ach sosny odpowiada st臋偶eniu SO2 w atmosferze od 30 do 36渭g/m3;
>0,15% S w ig艂ach sosny odpowiada st臋偶eniu SO2 w atmosferze >37渭g/m3.
Warto艣膰 krytyczn膮 SO2 dla las贸w wynosz膮
20渭g/m3, jako warto艣膰 艣rednioroczna dla wszystkich rodzaj贸w las贸w;
15渭g/m3, jako warto艣膰 艣rednioroczna dla obszar贸w charakteryzuj膮cych si臋 niskimi temperaturami (szczeg贸lnie odnosi si臋 do las贸w g贸rskich).
Aby zapobiega膰 degradacji las贸w pod wp艂ywem dwutlenku siarki trzeba podnosi膰 odporno艣膰 biologiczn膮 las贸w przez:
U偶y藕nianie gleb le艣nych za pomoc膮 nawo偶enia mineralnego, torfowania.
Przebudow臋 najbardziej zagro偶onych drzewostan贸w iglastych na li艣ciaste i mieszane.
Zwi臋kszenie przyrostu drewna przez wzmo偶enie zabieg贸w piel臋gnacyjnych i wprowadzenie gatunk贸w drzew szybko rosn膮cych.
Utrzymanie nale偶ytego stanu sanitarnego lasu.