A globális klímaváltozás növényélettani hatásai

Kategória: Agrárenergetika | Szerző: Dr. Szalai József, ny. egyetemi docens, Budapesti Corvinus Egyetem, 2016/03/13

A folyamat természeti törvények értelmében általános jellegű, de különbözőképpen hat a mezőgazdasági, kertészeti és erdészeti növényekre, közvetlen a hatása az időjárásra, a növények stressz állapotára, valamint az élővilág (ember, állat) környezetére.
A növényzet meghatározó szerepet játszik a mikro- és mezoklímában, csökkenése pedig drámai változásokat indított el a makroklímában.

A globális felmelegedés kialakulása

A makroklímában az éghajlatváltozásnak két fő oka van:

• az égési folyamatokból származó anyagok gyors növekedése a légkörben,
• az erdők faállományának nagy mértékű csökkenése.

Az 1950-es években az ipari tevékenység felgyorsult, és ehhez csatlakozott az autók számának kb. 10 millióra való növekedése, jelenleg pedig kb. 1 milliárd autó ontja a szén-dioxidot (CO2) a levegőbe. Az elmúlt negyven év alatt a légköri szén-dioxid annyit növekedett, mint előtte kb. 240 év alatt. A növények számának csökkenése ezt a szén-dioxid mennyiséget (évi 3 milliárd tonna) már nem tudja a fotoszintézis révén felhasználni, így még további egyéb emberi tevékenységek miatt is kialakul a bioszférában egy „ernyő”, amely a napsugárzással szemben üvegként viselkedik, ezt nevezzük „üvegházhatás”-nak. Ez az ernyő legfőképpen szén-dioxidból áll, de van benne metán, klór, fluorgáz és nitrogén-oxid is. A napból érkező rövidhullámú és hosszúhullámú sugarak a talajra érkeznek, a rövidhullámú sugarak a talajról visszaverődve a légkörbe jutnak, a hosszúhullámú sugarak egy része viszont itt marad a bioszférában, ezáltal az éghajlat felmelegedését okozza.
A felmelegedés oka az emberi tevékenység, a szén, olaj, földgáz elégetése és üvegházi gázok kibocsátása, ezek együttes hatására növekszik a légkörben a szén-dioxid.
A kutatók megállapítása szerint 1997 a történelem legmelegebb éve volt. Kiotóban 1997 végén 167 ország képviselője egyezményt fogadott el a globális felmelegedés lassítására.

Az óceánok felmelegedése volt a nagyobb és gyorsabb, így a felmelegedés különösen az óceánok mellett szélsőséges időjárást okozott. Egyre sűrűbben fordultak és fordulnak elő ma is pusztító erejű hurrikánok és tájfunok. Ennek oka, hogy az óceánok felett felmelegedett ritkább és könnyebb levegő a földgömb forgása következtében összeütközik az északi és déli sarkokról lezúduló levegővel, és létrejönnek a 200, esetleg 300 km/h szélsebességű hurrikánok, tájfunok.

Ezek az USA-ban a partok menti domborzatok, hegyvonulatok (pl. Sziklás-hegység) közötti területeket károsítják. Az egyenlítőhöz közeli Indonéziában és a Fülöp-szigeteken a forróság miatt gyakoriak az erdőtüzek. Az erdőpusztítás miatt sűrűn vannak viharok Kínában, Közép-Amerikában. Sürgős intézkedés kell! 2015. november 30-án Párizsban az ENSZ 21. Klímakonferenciáján 195 ország részvételével egyezményt fogadtak el a globális felmelegedés világméretű csökkentésére. A természet törvényei sokkal gyorsabban hatnak, mint a társadalmi ügyintézés, ezért minden egyes lokális mikroklíma egységben szükségszerű elkezdeni a védekezést a szélsőségek elkerülése végett:

• csökkenteni kellene a légkörben a szén-dioxid mennységét,
• növelni kell a növénytakaró méreteit.

Földünk erdeinek több mint fele trópusi területen, a többi a mérsékelt égövi és a boreális északi fenyvesek zónájában található.
A trópusi erdők csökkenése a növekvő népesség térfoglalásával van összefüggésben. Az erdőket szántóföld nyerése miatt vágták ki, a kivágott fákat részben tűzifának használták fel. Az erdőfogyás 45%-a szántóföld és legelő lett.

A fák számának világméretű csökkenésével melegebbé és szárazabbá válik az éghajlat, ennek következtében létrejön a légköri szárazság (légköri aszály), ez a meteorológiai jelenség akkor áll elő, amikor a levegő relatív nedvességtartalma 40%-ra vagy az alá süllyed, a hőmérséklet pedig meghaladja a 30 Celsius fokot. A talaj ilyenkor csont szárazzá válhat. Az erdőkben pedig kiszárad az aljnövényzet, erdőtüzek keletkezhetnek.

Légköri szárazság hat akkor is, ha kevesebb a zöld felület. A zöld felületek csökkenésével azonos arányban csökken a relatív páratartalom, viszont fordított arányban nő a levegő hőmérséklete.

A párologtatásra (transzspiráció) fordított hőenergia a növényzet területén hőelvonással jár, míg a szabad talaj felületéről az összes hő a levegőt melegíti. Ahol csak lehet, célszerű zöld felületet kialakítani a mezőgazdasági és kertészeti termesztés területén.
Földünk makroklíma természeti jelensége jelenleg is hatással van a mikro- és mezoklíma mezőgazdasági, erdészeti területekre.

Szélsőséges időjárás

Télen enyhe, az átlagnál kevesebb csapadék és forró száraz nyári időszak jön létre. A 2015-ös évben ötször volt hőségriadó, aminek következtében több mezőgazdasági növény, többek közt búza, kukorica, napraforgó, cukorrépa termésmennyisége csökkent, ahol nem volt lehetőség öntözésre. Az őszi vetésű káposztarepce virágzásához, a búza kalászképződéséhez téli hideghatás (vernalizáció) szükséges, ha ez elmarad, csökken a virág a repcénél, a búzánál a kalászképződés lesz kisebb, így termés- és minőségromlás következik be.

A vernalizáció, amikor egyes növényfajok a virágképzésükhöz alacsony hőmérsékleti hatást igényelnek, amit a szabad természetben a hideg évszak, a tél biztosít számukra.

Nagyon sok „kétéves” vagy „egyéves áttelelő” növényfaj hidegigényes, ezzel ellentétben a tavaszi vagy egynyári növényeknek nincs erre szükségük ahhoz, hogy virágozzanak.

A vernalizáció alapvető tényezője a lehűtés (–6 °C és +12 °C között), de csak akkor hatékony, ha nedves környezetben, elegendő oxigén és szénhidrát jelenlétében, több napig, több hétig vagy hónapig tart.

A hideghatást a legtöbb növény a tenyészőcsúccsal vagy néha a közvetlenül alatta levő fiatal levelekkel veszi fel. Innen jut el a hideghatás a növény többi nem vernalizált rügyeibe, és azokban egy új funkciót, a virágzóképesség megvalósulását eredményezi, amely megfelelő feltételek között (hosszúnappalos vagy rövidnappalos különböző hőmérsékleten) megy végbe, melyek minden fajra és fajtára nézve jellegzetesek.

Az őszi káposztarepce virágzásához is hideghatás (vernalizáció) szükséges, azonban a képen látható repce a felmelegedés hatására már kivirágzott (1. ábra).
A nagy szárazság hatására csak kis méretű kukoricacső termett. A szárazság okozta stressz a sejtek anyagcseréjét leblokkolta, így a növekedés-fejlődés mértéke is csökkent (2. ábra). A kukorica a C4-típusú növényekhez tartozik, ahol a szén-dioxid-megkötés térbeli elrendezésű. A szén-dioxid-fixálás a mezofillumsejtben, a szénhidrát-szintézis pedig a hüvelysejtben valósul meg, így a szén-dioxid-hasznosítás nagyobb mértékű, mint a C3-típusú növényeknél. C4-dikarbonsav-reakcióút megy végbe kompartmentizáció révén. Gyakorlati jelentősége, hogy a kukoricaszem szénhidráttartalmát növeli.

A nagy szárazság következtében a napraforgó tányérjában a szemek nem fejlődtek ki, kis méretű lett a tányér. A termésmennyiség a huszadára csökkent az optimális helyzethez viszonyítva (3. ábra).

Ősszel vetett káposztarepce gyors fejlődésnek indult, a meleg száraz ősz hatására. A felvétel hóesés után készült. A hideg hatás érvényesülni fog a tavaszi virágzáskor (4. ábra).

A globális felmelegedés kedvező hatással van néhány rovarkártevőre, amelyek meleg területekről származnak. A kaliforniai pajzstetű (Quadrospidiotus perniciosus), mivel nincs téli fagy, jól szaporodik. Almát, ribiszkét, köszmétét károsítanak. A zöld vándorpoloska (Nezara viriduala) 10–12 éve jelent meg, ricinusnál, paradicsomnál és egyéb zöldségeknél okozza a legnagyobb kárt.

Hazánkban 2004-től jelent meg az amerikai lepkekabóca (Metcalfa pruinosa Say), a szőlőt, díszfákat és a citrusféléket kedveli.
A gyapottok-bagolylepke (Helicoverpa armigera) károsítja a kukoricát, kendert, dohányt, lucernát és babot.

A selyemfényű puszpángmoly (Cydalina perspectalis) évente három nemzedéket nevel. Lárva alakban telel át. A Buxust Dimilin rovarölő szerrel lehet megmenteni (márciusi, májusi, júniusi és augusztusi permetezéssel). Az eperpajzstetű (Pseudaulacaspis pentagona) csak –20 °C-nál pusztul el. Károsítja a gesztenyét, almát, akácot, tiszafát.

A száraz esztendő a gombás betegségeknek nem kedvez. Szaporodásukhoz nedves levegő mindig szükséges.

A tűzelhalás (Erwinia amylovora) az almás gyümölcsösökben terjed. A Monilia fructicola Japán és Kína után a déli mediterrán területeken és hazánkban is elterjedt, mivel meleg és enyhe a téli időjárás.

A felmelegedés hatására egyre gyakoribb a tujákon a szárazság és gomba okozta betegség megjelenése. A tuja gyökérzete a felszín közelben van (40–60 cm mélyen), ezért gyakori a kiszáradás. Másrészt a legyengült tujanövényen a Sciridium cardinale gomba fellép (5. ábra).

Frissen ültetett Thuja sp smaragd, amit a díszbogár megtámadott. A hajtásokon belül üregeket képzett. A növényre gyors pusztulás vár, ha rovarölő szerrel nem permetezünk (6. ábra).

Levegőszennyezés

A globális felmelegedés következtében a légkör levegőszennyezettsége is növekedett, mivel a növényzet csökkent. Általában a növények tanúként vannak jelen a társadalomban és árulkodnak, ha a természet törvényeibe olyan beavatkozás történik, amely a biológiai egyensúlyt megzavarja. A növényzet releváns szerepet játszik a mikro- és mezoklímában, csökkenése pedig új helyzetet teremt a makroklímában. A növényzet (mezőgazdasági, kertészeti és erdők fái) gyakorolják az oxigén–szén-dioxid mérleg változását.

A légkörbe kerülő szennyezőanyagokat, illetve a kibocsátás folyamatát emissziónak nevezzük. Ezek az anyagok lehetnek szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotúak.
Amikor az idegen anyagok a forrást elhagyják, a légkörben eloszlanak. Ezt immissziónak nevezzük. Az immissziók károsító anyagai mérgezők lehetnek, melyek hatása a növényekre függ az immisszió töménységétől; a hatás tartamától; a károsító anyag fajtájától; a növényi faj füstérzékenységétől és a növény fejlődési állapotától.

Az immissziók hatására a növényben fiziológiai változások mennek végbe:

• Ha a por a talajon keresztül hat a növényre, megváltozik a talaj ph-ja, mikroelem-tartalma, a gyökérnövekedés nem lesz megfelelő.
• Ha a por a levélfelületre rakódik, csökken a besugárzás, a levél túlhevülhet, a párologtatás (transzspiráció) gátolt.
• Ha gáz alakban érik a levelet, asszimilációs depresszió lép fel.

Növényzet hatása a levegő minőségére

A növényzet hatása a levegő minőségére a fotoszintézis (asszimiláció) révén valósul meg. A zöld klorofiltartalmú levelek a nap sugarait abszorbeálják (elnyelik) és levegő szén-dioxidját felveszik, a sztómákon (légréseken) keresztül oxigént termelnek és a mechanizmus során glukóz (szőlőcukor) keletkezik, ami energiaforrás a többi életjelenséghez. A mezőgazdasági és kertészeti területeken jobb a helyzet, mint egyes városokban, ezért az összefüggések miatt tekintsünk egy városi példát.
Budapesten a 2015-ös évben a légszennyezés okai a következők voltak: 2014 decemberében ónos esők miatt a budai hegyekben jegesedés lépett fel a fákon, sok fa károsodott és kidőlt. Egy évvel a jegesedés után az erdők fái még nem voltak képesek regenerálódni.

2015. július 10–11-én szélvihar következtében a Népligetben kb. 400 fa dőlt ki, és nagyjából 200 fa károsodott. A Városligetben is történt facsökkenés. Ennek következtében 2015. november elején szmogriadó volt Budapesten a száraz, napos időben, a magas levegőszennyezettség miatt. Ezeket a növényeket pótolni kell! A Budapest körüli parkerdőből (Normafa, Gugger-hegy) a Sashegy mellett a Gellérthegy irányába légáramlaton jut be az oxigén a Gellérthegy déli oldalán található arborétumba. Ezen a 7,3 hektáros területen 2000 db fás taxon és 500 féle évelő közreműködésével függőlegesen felfelé cirkulálva jut át a pesti oldalra, így látva el a város keleti felét friss levegővel.

A növényzet függőleges légmozgást indukál, mert transzspiráció hatására a hűvösebbé váló levegő nehezebb lesz, helyet cserél a könnyebb meleg levegővel. A klímaszabályozásnak tehát fontos eleme a légnedvesség (levegő páratartalma). Az így keletkezett hűvös és száraz levegő a Gellérthegy felett átbukva jut a pesti oldalra.
A Duna feletti szélmozgás keleti irányba haladva 9 km/h sebességgel tisztítja meg Pesten azokat a kialakult hőszigeteket, ahol építmények vannak.

A Budáról áramló növények, fák által termelt oxigén – amit még az arborétum fái kiegészítenek – nélkülözhetetlen a főváros oxigén–szén-dioxid mérleg egyensúlyának fenntartásához. A város körüli mikroklíma egységek egymással összefüggő láncolatot alkotnak. Ha ezekben a mikroklíma egységekben bármilyen természeti károsodás, vagy természetellenes beavatkozás történik, ez az egyensúly felborul. A Pesti oldalon oxigénben szegény levegő, valamint magasabb károsanyag-koncentráció marad, ami több mint egy millió ember egészségi állapotát károsítja.

Mikroklíma helyi szennyeződései

A levegő szennyezettségére már régen használjuk a szmog fogalmát (smoke = füst, fog = köd). Ellentétben a porral, korommal és a hamuval a szmog alkotóelemei rendkívül kicsinyek, ezért a levegőben lebegnek. Előfordulási típusa alapján „londoni” és „Los Angeles-i” szmogot különböztetünk meg, amelyek keletkezési módjukban és kémiai tulajdonságaikban különböznek. Hazánkban a „londoni” szmog fordul elő. A következő gázok: kén-dioxid (SO2), szén-dioxid (CO2), nitrogén-dioxid (NO2), nitrogén-monoxid (NO), amelyek a levegő nedvességtartalmával vagy esővel savas esőt idéznek elő (a legmagasabb fokozatú savas esőt Skóciában észlelték pH-3).

A talajra jutó savas eső a talajba szivárogva:

• az oldható kálcium (Ca), magnézum (Mg), foszfor (P), kálium (K) mennyiségét csökkenti;
• elpusztítja a talaj baktériumait, túlsúlyra jutnak a gombák;
• ez az előző két hatás együttesen csökkenti a mezőgazdasági és erdőgazdasági területek termőképességét;
• a savas közegben nő a mérgező fémek: alumínium (Al), réz (Cu), cink (Zn) és kadmium (Cd) oldhatósága, ezek talajvízbe jutva közvetlenül veszélyeztetik a növények életét.

A szmog fiziológiai hatásai: gátolja a fotoszintézist; a növekedést; és a növények sejtjeinek fiziológiai anyagcseréjét.

A külvilágból érkező ingerekre, ha a növény nem specifikus módon válaszol, a jelenséget stressz-szindrómának nevezzük, mert a normálistól eltérő szervezetet terhelő körülmények váltják ki. Ilyenek a vízhiány vagy túlzott vízfelesleg. Szárazság esetén a vízhiány a mezei földeken porszennyezést is okoz, ami a sejtanyagcserét káros irányba befolyásolja.

Az alföldi területeken a korábban kialakított talaj­me­liorizált területeken voltak árkok, és az árkok mellett bokrok, fák, amelyek lehetővé tették, hogy a porszennyeződés minél kisebb legyen. Továbbá megvolt az öntözés lehetősége is. A kapzsiság miatt a földterületek megvásárlásakor az árkokat betemették, egyes utakat megszüntettek.

Durva beavatkozást követtek el a természet törvényeibe!

Túlzott vízellátás esetén a lapos földterületeken megáll a víz, és csak árokszerű elvezetésekkel lehet ezt kiküszöbölni.

A jövőben a területeken meg kell fontolni árkok, utak létesítését, ezek mellett fás növények telepítését, helyenként erdős szigetek kialakítását a vadállomány védelmében. A globális felmelegedés elkerülése érdekében a mikroklíma egységekben, területekben a zöldfelületek kialakítása nélkülözhetetlen.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaDr. Bai Attila (szerk.):
A biogázBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználása

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai