Лес и здоровье

Санитарно-гигиеническая роль проявляется не только в его способности снижать концентрацию углекислого газа и обогащать атмосферу кислородом, но и в антимикробном, стерилизующем влиянии на среду и благотворном воздействии на организм человека. Многочисленными исследованиями врачей-курортологов установлено, что 5-7- часовое пребывание в лесу способствует повышению тонуса, улучшению функций высшей нервной деятельности, снижает утомляемость и повышает работоспособность, увеличивает объем дыхания на 10-20 процентов. Особое значение при этом отводится степени ионизации кислорода воздуха.

Человеку и животным далёко не безразлично, каким кислородом они дышат. Врач-гигиенист И. М. Кияницын провел интересный опыт. Он наполнил сосуд обыкновенным воздухом с нормальным содержанием кислорода, но лишенным ионизированных молекул, что достигалось пропусканием воздуха через слой ваты, которая поглощала ионы. Помещенные туда кролики и морские свинки погиб; ли через три-пять дней. В то же время контрольные животные, получавшие ионизированный воздух, продолжали жить нормально. Так было доказано, что для здоровья людей и их нормальной жизнедеятельности нужен биологически активный кислород, богатый молекулами с избы-точно отрицательным или положительным электрическим зарядом. Такие молекулы называются легкими или быстрыми ионами.

Степень ионизации характеризуется числом положительных и отрицательных, легких и тяжелых ионов в одном кубическом сантиметре воздуха. Для здоровья людей полезны легкие ионы, особенно отрицательного знака. Попадая в организм через дыхательные пути, они отдают свои заряды живым тканям и крови, оказывая благотворное влияние на весь организм. Выдыхаемый легкими воздух ионов не содержит. Минимальное, количество легких отрицательных ионов, при котором еще можно пользоваться воздухом для дыхания, составляет 25 штук на кубический сантиметр. При таком составе воздуха у человека возникает естественная потребность открыть окно, форточку, выйти на воздух или выехать за город.

В природных условиях наблюдается небольшое преобладание положительных ионов над отрицательными, тяжелых над легкими. Их отношение принято называть коэффициентом униполярности. Его значение зависит от ряда местных условий. В лесу воздух характеризуется высокой степенью ионизации. При этом в сосновом насаждении концентрация ионов в два раза выше, чем в лиственном и составляет более двух тысяч на кубический сантиметр воздуха. Коэффициент униполярности здесь обычно меньше единицы, а в лиственных - больше единицы. На открытых полянах концентрация легких ионов в среднем в два-два с половиной раза ниже, чем в лесу, коэффициент униполярности гораздо больше единицы.

В культурах сосны Подмосковья насыщенность воздуха легкими ионами колеблется в течение вегетационного периода от 600 до 900 ионов в кубическом сантиметре, а коэффициент униполярности в большинстве случаев составляет 0,8-1, что свидетельствует о довольно высоких биоклиматических достоинствах этих насаждений. В культурах лиственницы общее количество легких ионов также довольно высокое - от 500 до 800. На разнотравно-злаковой вырубке число легких ионов в полтора-два раза меньше, чем в культурах, среднемесячные значения коэффициента униполярности которых достигают 1,6-4. Особенно мало легких ионов в городском воздухе. В промышленных городах и многолюдных помещениях их концентрация в кубическом сантиметре колеблется в пределах 100-500, а иногда исчисляется несколькими десятками. За городом, она выше в два-три раза,

Ионизация воздуха вызывается взаимодействием электрических зарядов атмосферы с земной поверхностью, дроблением воды в горных реках и водопадах и рядом, других причин. Под воздействием указанных факторов часть нейтральных атомов и молекул газов расщепляется на электроны и положительные ионы. Свободные электроны притягиваются к атомам других нейтральных молекул, принося им избыточный отрицательный заряд и придавая дополнительную скорость движения порядка двух сантиметров в секунду, в результате чего они становятся отрицательными ионами. Передвигаясь в пространстве, легкие ионы встречают взвешенные в воздухе твердые частицы пыли, дыма или капельки воды, прилипают к ним и дают начало тяжелым ионам. Часть ионов нейтрализуется при встрече положительных и отрицательных зарядов.

Процесс ионизации воздуха весьма динамичен, ионы постоянно возникают и исчезают. Продолжительность существования легких ионов в чистом воздухе колеблется от 50 секунд до 2 минут, а тяжелых - до часа и более. Интенсивность образования легких ионов над поверхностью" суши составляет от 2 до 25 пар в кубическом сантиметре воздуха за секунду, а над морями около двух пар. Ионизация кислорода над перепаханным полем или пустыней в два раза ниже, чем над травой, и в четыре-пять раз ниже, чем в лесу. Количество тяжелых ионов всегда изменяется противоположно концентрации их легких собратьев. В запыленном и задымленном воздухе легкие ионы быстро оседают на взвешенных частицах и поэтому тяжелые ионы часто преобладают.

На обширных равнинах нашей Родины леса являются основным фактором в обогащении воздуха ионизированным кислородом. Деревья служат как бы высокими острыми электродами между почвой и атмосферой. Особенно активно ионизация проходит в течение бесснежного периода, включая весну и осень. В это время насаждения ионизируют воздух, который они сами вырабатывают, и приносимый ветром из отдаленных территорий. Зимой ионизирующая роль леса уменьшается примерно в два раза, но остается значительно выше, чем на открытых пространствах. Таким образом, лес пополняет воздух биологически активным кислородом круглый год. Но повышенная насыщенность атмосферы легкими ионами носит локальный характер в силу малой продолжительности их жизни.

Особенно высокое содержание легких ионов отмечается в сосновых лесах, где положительное влияние на ионизацию оказывают смолистые и ароматические вещества, выделяемые древесными растениями в процессе их жизнедеятельности. Летучие вещества при определенных условиях распадаются, приобретают электрические заряды и создают между облаками и землей электропроводящие зоны, по которым проходят электрические разряды. Насыщенные электрическими зарядами зоны сами представляют обогащенный ионами воздух, а проходящие через них невидимые молнии еще больше усиливают ионизацию атмосферы.

Оздоровительные свойства ионизированного воздуха широко используются на курортах и в санаториях для повышения самочувствия отдыхающих, лечения или кардинального улучшения заболеваний дыхательных путей, гипертонической болезни, атеросклероза, при нарушениях нервной системы и эндокринного аппарата. Вдыхание богатого легкими ионами воздуха снижает утомляемость, повышает работоспособность и эмоциональный подъем.

Большое значение для оценки санитарно-гигиенической роли лесов имеет их фитонцидность, то есть способность выделять в атмосферу газообразные вещества, обладающие бактерицидным, фунгицидным и противостоцидным действиями. Фитонцидными свойствами в той или иной мере обладают все растения. Фитонциды выполняют важную защитную функцию, повышают устойчивость растений против болезней, благотворно влияют на окружающую среду и служат основой физиолого-биохимических взаимоотношений между растениями.

Способность высших растений выделять летучие вещества открыл в 1928 году молодой советский ученый Борис Токин и назвал их фитонцидами, от греческих слов: фитон - растение и цид - убиваю. Фитонциды большинства растений могут подавлять рост бактерий, грибков и других простейших организмов.

Химическая природа фитонцидов весьма разнообразна, что обусловливает сложность их влияния на окружающие живые организмы. В большинстве случаев это комплекс органических соединений, относящихся, к высокоактивным биологическим веществам. По своей структуре они могут быть эфирными маслами, спиртами, альдегидами, органическими кислотами, глюкозидами, кумаринами, алкалоидами и дубильными веществами. По времени действия они способны длительно сохранять свою активность или мгновенно превращаться во внешней среде в другие вещества. По роли в биохимических процессах - это промежуточные или конечные продукты обмена, ферменты или запасные питательные вещества.

Санитарно-гигиеническое значение фитонцидов определяется их антимикробными, стерилизующими свойствами, ионизирующим и озонирующим воздействием на атмосферу и общим благотворным влиянием на организм человека. Высокую антимикробную активность проявляют растущие в лесах Сибири дикие луки, прострел, княжик сибирский, душица обыкновенная, ломоносы, пион и многие другие растения. Соки листьев купальницы азиатской, кровохлебки аптечной, костяники, борщевика сибирского, какалии копьевидной вызывают мгновенную гибель болезнетворных инфузорий. В течение одной-трех минут простейшие бактерии погибают в соке василистников малого и среднего, земляники, сныти.

Высокими фитонцидными свойствами характеризуются летучие выделения сосны, ели, пихты, кедра, лиственницы, березы, черемухи, можжевельника, рябины, смородины черной и красной, таволги средней и дубровколистной, калины и других деревьев и кустарников. Среди древесных растений по своим фитонцидным свойствам наиболее полезными для человека являются кедровые и пихтовые насаждения, а также еловые и сосновые. Смола и живица пихты убивают бактерии дифтерии лучше многих антисептиков - пенициллина, грамицидина и других. Уже в первые минуты соприкосновения с экстрактами коры пихты дифтерийные палочки погибают.

Высока бактерицидная активность кедровых насаждений за исключением тех, что произрастают у верхней границы распространения древесной растительности. Значительно антимикробное влияние соснового леса, несколько ниже - лиственничного. При этом наблюдается ясно выраженная зависимость между фитонцидной активностью и весом зеленой фитомассы древесного яруса. Установлено, что выделение летучих веществ достигает максимума в весенне-летние месяцы, в основном в период цветения и активного роста растений, и снижается к осени, причем фитонцидная активность молодых листьев и хвои, как пра-вило, выше, чем старых.

Количество выделяемых древесной растительностью летучих веществ имеет ясно выраженную суточную динамику и весьма изменчиво в различных горизонтах атмосферы. Минимальная продуктивность фитонцидов отмечается в утренние часы, затем, постепенно увеличиваясь, достигает максимума в 13-16 часов и уменьшается к концу дня. Наиболее высокой фитонцидной активностью характеризуется пространство под пологом леса на высоте 6-10 метров от поверхности почвы. Именно здесь сосредоточена основная часть фитомассы насаждения и наблюдается наиболее ослабленный турбулентный обмен.

Количественные характеристики выделяемых растениями биологически активных веществ весьма противоречивы. По данным основателя теории фитонцидов Б. П. Токина, одно дерево можжевельника может выделить за день 30 граммов летучих веществ, один гектар хвойного леса за этот же период продуцирует около пяти, а лиственного - около двух килограммов летучих органических соединений. Весьма приближенно можно считать, что один гектар кедрового леса за вегетационный период выделяет 450-500 килограммов ароматических углеводородов, соснового- 400-450, березового - 200-250 килограммов. По исследованиям А. Н. Пряжникова, на Алтае кедр по фитонцидности уступает пихте и лиственнице, существенно не отличается от сосны и превосходит ель и можжевельник.

Фитонцидная активность заподсоченных насаждений на 20-30 процентов ниже контрольных. Это объясняется тем, что подсочные раны нарушают проводящие ткани дерева и задерживают синтез летучих веществ.

Некоторое количество фитонцидов попадает на поверхность почвы с прошедшими через кроны деревьев атмосферными осадками. Фитонцидность атмосферной влаги связана с породным составом насаждений и зависит от силы и частоты осадков, которыми растворяются химические вещества, продуцируемые древостоями. Она хорошо проявляется в кедровых, слабее в сосновых и очень слабо в лиственничных лесах. Фитонцидная активность заметно возрастает с увеличением интервала между дождями при их интенсивности в два-пять миллиметров. При обильных осадках фитонцидный эффект не наблюдается.

Одним из основных и более изученных признаков фитонцидности насаждений является стерилизующее воздействие летучих веществ на микрофлору окружающего воздуха. Оно проявляется в подавлении роста патогенных бактерий и уменьшении общей их численности. В лесу всегда меньше микроорганизмов, чем в городе, в жилых и производственных помещениях. Если в одном кубическом метре городского воздуха насчитывается в среднем 30-40 тысяч бактерий и микроорганизмов, то в лесном их в десятки раз меньше. Даже в городских парках микробов значительно меньше, чем в воздухе улиц.

Антимикробный эффект связан с составом насаждений и находится в прямой зависимости от количества сконцентрированной в них зеленой фитомассы. Максимальной стерильностью отличается атмосфера сосновых и кедровых древостоев. Количество микробов в одном кубометре воздуха здесь изменяется от 800 до 1200 штук-в два-три раза меньше, чем в березовых, а также на вырубках, лесных лугах и болотах.

В пределах одного насаждения количество микроорганизмов изменяется по вертикали. Максимальное число наблюдается на поверхности почвы, затем их плотность заметно уменьшается до высоты 7-10 метров, где атмосфера наиболее полно насыщена фитомассой, и снова возрастает на высоте 11 -13 метров.

Кроме антимикробной активности фитонциды багульника болотного, черемухи, ирги обыкновенной, борщевика сибирского, пихты, рябины и некоторых других растений проявляют значительные инсектицидные свойства. Проведенные в Биологическом институте СО АН СССР комплексные изучения экологии кровососущих насекомых показали их приуроченность к определенным условиям обитания. При этом в кедровнике было обнаружено всего три вида насекомых, а общее количество их составляло 33 особи, в пихтарнике, соответственно, 5 и 251, а в смешанном лесу число видов было 12, а количество насекомых 1346. Проведенные исследования выявили и это преимущество кедра сибирского перед другими породами.

В санитарно-гигиеническом отношении очень важна способность фитонцидов активизировать физиологические процессы в организме человека. По своему воздействию они могут быть приравнены к витаминам и провитаминам, и поэтому не без основания фитонциды часто называют "витаминами атмосферы". При естественной концентрации фитонциды способствуют отложению и экономному ис-пользованию витамина С, а также положительным окислительным процессам, благотворно влияют на сердечнососудистую систему, активизируют ферментативную деятельность организма.

Важной санитарно-гигиенической функцией лесов является их способность очищать атмосферный воздух от пыли и вредных газовых выбросов.

Борьба с загрязнением атмосферы - актуальнейшая проблема нашего времени. Наблюдения показывают, что с начала века загрязнение воздуха возросло в десятки раз. В воздушный бассейн от индустриальных центров постоянно попадает большое количество угольной пыли, свинца, мышьяка, сероводорода, цинка, соляной и плавиковой кислот и других вредных веществ. Промышленность всех стран мира ежегодно выбрасывает в атмосферу 6 миллиардов тонн углекислого газа и еще больше загрязняющих веществ.

Хотя сильное искусственное загрязнение атмосферы имеет, как правило, локальное происхождение, но воздух, находясь в постоянном движении, переносит его на огромные расстояния.

Загрязненный воздух наносит ущерб здоровью людей и животных, вредит сельскохозяйственным и лесным угодьям, садам и паркам.

Загрязнение атмосферы повышает кислотность выпадающих осадков, усиливает коррозийный эффект "кислого" дождя на мосты, здания, скульптуры и приносит большой экономический ущерб. С промышленными выбросами в воздух уходит большое количество ценного сырья. Только с сернистым ангидридом человечество теряет такое количество серы, которое превосходит его нынешнее потребление.

Оздоровление воздушного бассейна - важная международная проблема. Многими экономически развитыми странами приняты законы по охране окружающей среды, установлены максимально-разовые и среднесуточные предельно допустимые концентрации вредных примесей, созданы специальные службы по контролю за загрязнением, разрабатываются высокоэффективные фильтры, технологии безотходных производств и предприятий с замкнутым технологическим циклом. Автомобильной промышленностью создаются машины, работающие на природном газе, водороде, жидком азоте и энергии аккумуляторных батарей.

Оздоровлению воздушного бассейна в нашей стране постоянно уделяется большое внимание. Разработаны предельно допустимые концентрации вредных веществ для 114 элементов и 24 комбинаций загрязнения атмосферного воздуха. Многое делается по совершенствованию очистных сооружений.

Особое место в борьбе с загрязнениями атмосферы принадлежит зеленому покрову городов и пригородов. Деревья, кустарники цветники не только украшают ландшафты, но, фильтруя воздух и собирая на листья пыль, выполняют огромную полезную работу. Поэтому в современном городском строительстве более половины территории отводится зеленым посадкам, из которых 60 процентов предназначается под газоны. Для оздоровления воздуха городов разработаны нормативы и выделена специальная категория лесов - зеленые зоны.

Запыленность воздуха в городских зеленых насаждениях в два-три раза меньше, чем на улицах и площадях. Даже небольшие участки деревьев уменьшают количество пыли в летнее время на 30-40 процентов. В некоторых городах на каждых 100 квадратных метрах территории ежемесячно оседает до одного килограмма загрязняющих веществ. В то же время в ботанических садах и парках этих городов количество "грязевых осадков" не превышает 50 граммов на той же площади.

Гектар соснового леса, расположенный в 15-150 километрах от очагов эрозии, способен за одну пыльную бурю аккумулировать от 360 до 600 килограммов пыли. Более высокой собирательной способностью обладают темно-хвойные и лиственные насаждения. Гектар еловых древостоев может за год отфильтровать из воздуха до 32 тонн пыли, а буковых - до 45 тонн. Особенно успешно улавливают пыль редкие разновозрастные насаждения, которые обычно осаждают до 70 процентов находящейся в воздухе пыли.

Ветер и дождь восстанавливают пылеулавливающую способность деревьев. Попавшая на листья или хвою пыль смывается дождями и уходит в почву, принося в нее дополнительные питательные вещества. В среднем деревья уменьшают запыленность воздуха в течение вегетации на 42, а в безлиственный период - на 37 процентов.

Способность зеленых насаждений очищать воздух от вредных примесей зависит от породного состава и полноты древостоев, формы и ажурности крон, высоты и размещения деревьев и кустарников. Наиболее эффективны для очистки воздуха лиственные насаждения. Установлено, что полосы лиственных посадок шириной 30-60 метров снижают концентрацию окиси углерода в выхлопных газах автотранспорта более чем в два-три раза. Двух-шестирядные защитные насаждения на городских улицах уменьшают содержание окиси углерода в атмосфере зимой на 5-50 и летом на 75 процентов. Наблюдения в Донбассе и Ростовской области показали, что под влиянием зеленых посадок концентрация сернистого газа на расстоянии одного километра от теплоэлектроцентрали, металлургического завода и коксохимического комбината снижается почти на треть, а на расстоянии двух километров - на 38-42 процента.

Фильтрующая роль зеленых насаждений объясняется тем, что часть газов поглощается листьями в процессе фотосинтеза. При небольших концентрациях загрязняющих веществ, которые не ставят под угрозу существование самого насаждения, лес является как бы естественным адсорбиратором. Это подтверждается тем, что у деревьев, растущих в промышленных районах, содержание серы в древесине, листьях и корнях во много раз выше, чем у растущих на незагрязненных участках.

Некоторое количество газов рассеивается кронами деревьев и выносится в верхние слои атмосферы. Окружающие промышленные предприятия санитарно-защитные лесные полосы благодаря перепадам температур на открытых пространствах и под пологом леса способствуют возникновению поднимающихся от земли воздушных потоков, которые уносят загрязненный воздух с территорий, примыкающих к заводам, фабрикам и жилым кварталам. При этом особенно эффективно воздействие зеленых насаждений, расположенных вдоль преобладающих ветров.

Одна из важных санитарно-гигиенических функций зеленых насаждений - их способность снижать уровень шума. Человек всегда жил в мире звуков, абсолютная тишина его угнетает и даже пугает. Голоса птиц, мерный шум воды, дождевых капель, негромкая мелодичная музыка и другие звуки оказывают благотворное влияние.

Повышенный шум мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда, расшатывает нервную систему. У человека, работающего продолжительное время в зоне сильных шумов, кроме слуховых расстройств, нарушаются равновесие, кровообращение, появляются малокровие и желудочно-кишечные заболевания. Внезапный шум силой более 70 децибел расстраивает вегетативную нервную систему и приводит к сужению кровеносных сосудов. Шумы свыше 60 децибел нарушают центральную нервную систему, вызывая неврозы, головные боли, бессонницу и другие недомогания. Чем выше шум по тональности и частоте звуковых колебаний, тем вреднее он для здоровья. Особенно тяжело переносят шумы дети, старики и больные.

Длительное время шум, как побочный продукт технического прогресса, считался неизбежным злом цивилизации. За последние годы повсеместно началась борьба с шумом, запрещена подача звуковых сигналов, конструкторы разрабатывают надежные глушители для мотоциклов, а заводы начали выпускать почти бесшумные трамвайные вагоны. В центрах городов и густонаселенных районов частично сняты трамвайные линии. Развернулось строительство обводных автомагистралей и специальных звукопоглощающих экранов.

Существенное значение для снижения шума в городах имеет ширина улиц. При ее увеличении от 20 до 40 метров при прочих равных условиях уровень шума снижается на четыре-пять децибел, а посаженные между проезжей частью дороги и тротуарами полосы зеленых насаждений за счет поглощения звуковой энергии кронами деревьев дополнительно уменьшат шум на восемь-десять децибел.

Значительное ослабление шума происходит в результате диффузионного отражения звуковых волн от листьев и ветвей. Величина отражения зависит от частоты звуков, густоты крон и расположения листьев по отношению к источникам шума. При этом снижение силы шума пропорционально площади листовой поверхности противошумной полосы. Кроме того, расположенные между источником шума и защищаемым объектом" деревья могут играть роль акустического экрана и частично отражать звук. В целом кроны лиственных пород поглощают около 26 процентов попадающей на них звуковой энергии, отражают и рассеивают 74 процента.

Полоса леса шириной 200-250 метров снижает уровень шума от движения по автомагистрали на 35-45 децибел, и он не воспринимается как помеха. На безлесной же территории такой эффект достигается лишь на расстоянии двух километров от шоссе. Хорошо развитые древесные и кустарниковые защитные насаждения шириной 40-45 метров поглощают шум от городского транспорта на 17-23, а редко посаженная полоса деревьев шириной 30 метров - на 8-11 децибел. Даже небольшие скверы и изреженные внутриквартальные зеленые насаждения уменьшают шум на 4-6 децибел.

Шумозащитная роль зеленых насаждений зависит от размера и состава лесных массивов. Поэтому вблизи источников шума необходимо создавать густые насаждения с хорошей горизонтальной и вертикальной сомкнутостью. Наиболее целесообразно закладывать специальные многорядные шумозащитные полосы и насаждения, располагая их параллельно. В результате сила шума, проходящая через зеленые препятствия, заметно снижается.

В борьбе с шумом наиболее эффективны зеленые посадки, расположенные по возможности ближе от источников шума и защищаемого объекта. Оптимальным считается, расстояние равное средней высоте насаждения. Если защитные полосы слишком удалены, шумовые волны могут перегибаться через них.

Зеленые насаждения не только улучшают микроклимат, изменяют тепловой режим, очищают и увлажняют воздух, обогащают его кислородом, убивают болезнетворные микробы, но и оказывают положительное психофизиологическое воздействие на организм человека. Общение с лесом помогает увидеть и понять прекрасное, повышает восприятие общественной ценности природы, способствует нравственному формированию личности. Эстетическая ценность лесов определяется видовым составом насаждений, рельефом местности, почвенными условиями, возрастом, структурой, сомкнутостью древостоев, сложением подроста, подлеска и напочвенного покрова.

Всякий лес по-своему красив. Посещая лесной ландшафт после напряженного трудового дня и наблюдая совершенство или причудливость его форм, уставший человек быстро успокаивается и находит облегчение. Именно в лесу мы наиболее полно ощущаем свой контакт с природой, понимаем ее красоту и величие.