Растения страдают от шума: ученые обнаружили влияние дорожного трафика на рост деревьев

Шумовое загрязнение давно считается одной из главных экологических проблем городов. Обычно его влияние связывают с человеком, птицами и другими животными. Однако новое исследование ученых Миланского университета Бикокка показало, что постоянный городской шум способен воздействовать и на растения.

Результаты работы, опубликованной в журнале Frontiers in Ecology and Evolution, свидетельствуют о том, что шум автомобильного трафика может замедлять развитие некоторых древесных растений уже на ранних стадиях жизни. При этом реакция различных видов оказалась неодинаковой.

Экологический фактор, который долго оставался незаметным

В последние десятилетия антропогенный шум стал неотъемлемой частью городской среды. Автомобильные дороги, железнодорожные магистрали, промышленные объекты и строительные площадки формируют постоянный акустический фон, который распространяется далеко за пределы источников.

Многочисленные исследования уже показали влияние шума на поведение птиц, млекопитающих, насекомых и других представителей животного мира. Однако растения традиционно рассматривались как организмы, практически не реагирующие на акустические воздействия.

Тем не менее накопленные за последние годы данные говорят об обратном. Ученые установили, что растения способны воспринимать механические колебания окружающей среды и реагировать на них изменением физиологических процессов. Ранее было показано, что отдельные звуковые частоты могут влиять на прорастание семян, развитие корневой системы и рост побегов. Однако влияние реального городского шума оставалось практически неизученным.

Как проверяли влияние дорожного шума

Для эксперимента исследователи выбрали два широко распространенных вида растений с разными жизненными стратегиями.

Первым объектом стал клевер луговой (Trifolium pratense) — типичное травянистое растение, быстро растущее и хорошо приспосабливающееся к различным условиям среды.

Вторым видом оказался вяз малый (Ulmus minor) — древесное растение, широко используемое в городском озеленении Европы.

В специальных климатических камерах ученые создали условия, максимально приближенные к постоянному шуму интенсивной городской дороги. В течение шести недель растения круглосуточно подвергались воздействию широкополосного шума, имитирующего транспортный поток. Всего в исследовании было использовано 600 семян.

После этого специалисты оценивали скорость прорастания, количество всходов, рост растений, площадь листьев, биомассу, фотосинтетическую активность и состояние почвенных бактериальных сообществ.

Деревья оказались значительно уязвимее

Наиболее заметные изменения были выявлены у вяза. Шум привел к задержке прорастания семян, уменьшению числа всходов и ухудшению основных показателей роста. Молодые деревья формировали меньше листьев, обладали меньшей площадью листовой поверхности и накапливали меньше биомассы по сравнению с контрольной группой.

Кроме того, исследователи зафиксировали снижение эффективности фотосинтеза. Этот показатель считается одним из ключевых индикаторов физиологического состояния растений и их способности эффективно использовать солнечную энергию.

По мнению авторов исследования, подобная чувствительность может быть связана с особенностями древесных видов. В отличие от травянистых растений, деревья характеризуются более длительным жизненным циклом, сложной внутренней структурой и более медленной реакцией на стрессовые факторы. Поэтому негативные последствия акустического воздействия могут проявляться у них сильнее.

Травянистые растения удивили ученых

Совершенно иную реакцию продемонстрировал клевер. Существенного ухудшения роста или фотосинтетической активности у него обнаружено не было. Более того, исследователи зафиксировали увеличение сухой биомассы растений, находившихся под воздействием шума.

Авторы работы предполагают, что отдельные травянистые виды могут обладать более высокой устойчивостью к подобным воздействиям либо способны компенсировать стресс за счет перераспределения ресурсов внутри растения.

Подобные эффекты уже наблюдались в ряде предыдущих экспериментов, где некоторые культуры демонстрировали ускорение роста под воздействием определенных звуковых частот. Однако механизмы такой реакции пока остаются предметом научных дискуссий.

Что происходит под землей

Одной из задач исследования было выяснить, отражается ли шум на микробных сообществах почвы.

Ученые проанализировали численность и состав почвенных бактерий, связанных с корневой системой растений. Несмотря на заметные изменения в развитии древесных растений, значимых различий в составе бактериальных сообществ обнаружить не удалось. Почвенный микробиом сохранил высокое разнообразие и устойчивость независимо от уровня шума.

Исследователи считают, что почвенные микроорганизмы обладают более высокой устойчивостью к акустическим воздействиям по сравнению с растениями и способны сохранять стабильность даже при длительном шумовом воздействии.

Новый взгляд на городскую экологию

Авторы исследования подчеркивают, что шумовое загрязнение следует рассматривать не только как фактор, влияющий на человека и животных, но и как потенциальный элемент, способный менять структуру городской растительности.

Если результаты подтвердятся для других древесных видов, это может иметь важное значение для планирования городского озеленения, развития придорожных насаждений и оценки экологического состояния урбанизированных территорий.

До сих пор при выборе растений для городских условий обычно учитывались загрязнение воздуха, дефицит влаги, повышение температуры и химическое воздействие. Новая работа показывает, что к этому списку, возможно, придется добавить еще один фактор — постоянный городской шум.

Таким образом, привычный для жителей мегаполисов звуковой фон может оказывать влияние не только на качество жизни людей, но и на развитие самих зеленых насаждений, от которых во многом зависит устойчивость городской среды.