В природе мы обычно сталкиваемся не с отдельными деревьями, а с их сообществами, с различными лесорастительными ассоциациями, среди которых различают насаждения чистые (состоящие из одной древесной породы) и смешанные (состоящие из многих пород), сложные (многоярусные) и простые (одноярусные), с подлеском и без подлеска, выоокополнотные и низкополнотные (разреженные).
Смешанные насаждения, в свою очередь, различаются как по видовому составу древесно-кустарниковых пород, так и по их количественному соотношению. В связи с этим в воздух смешанных простых и смешанных сложных насаждений поступает комплекс растительных выделений, имеющий сложный химический состав, отражающий характер насаждения.
Первая попытка изучения количественного и качественного состава микрофлоры воздуха лесных сообществ была сделана А. В. Коваленок, Б. П. Токиным и Т. Д. Янович (1952) в Томской области методом открытых чашек Петри с питательной средой. Чашки устанавливали на штативах на высоте 1,5 м в следующих биотопах: сосновый и кедровый боры, молодая сосновая поросль, березовый лес, смешанный лес, заросли черемухи, лесной луг и кочкарное болото. С точки зрения лесоводства указанные наименования биотопов являются слишком обширными и не дают полного представления об исследованных насаждениях. Наименьшее количество бактерий было обнаружено в воздухе соснового бора (тип леса сухой и сырой боры) и молодой сосновой поросли (в среднем 170—200 бактерий в 1 м3 воздуха), наибольшее — в зарослях черемухи и березовом лесу (соответственно в среднем 1590 и 1806 бактерий в 1 м3 воздуха). Кедровый лес по количеству бактерий занял промежуточное место (700 бактерий в 1 м3 воздуха).
В сухом бору бактериальная флора была представлена в основном пигментными кокками, Bac. subtilis, Bac. mycoides и граммотрицательными бактериями. В сыром бору преобладали Bac. subtilis и пигментные кокки. Кедровый лес, очевидно, был спелым: исследователи характеризуют деревья как мощные с низко опущенными кронами. В подлеске кедрового леса указываются рябина, малина, красная смородина; напочвенный покров представлен папоротником, земляникой, синюхой, клевером. Из бактерий зафиксированы пигментные кокки: стафилококки, сардины, микрококки. Изредка встречались Bac. proteus vulgaris.
В березовом лесу бактерий было примерно в 10 раз больше, чем в сосновом бору. Преобладали Bac. mycoides, отмечались Bac. subtilis, Bac. proteus vulgaris, Е. coli и огромное количество сардин, после дождей количество микробов в воздухе резко уменьшалось. Наименьшее количество бактерий обнаруживалась в воздухе на уровне крон деревьев: на питательной среде некоторых чашек Петри, выставленных в молодой сосновой поросли, не выросло ни одной микробной колонии.
В дальнейшем исследования микрофлоры воздуха (бактерии, актиномицеты, лрибы, сардины) в различных насаждениях по аналогичной методике были выполнены В. Н. Власюк (1970). Опыты проводили в чистых культурах лиственницы (10Лц), сосны (10С), дуба (10Д), березы с примесью осины (9Б10с), в смешанных культурах сосны, ели и лиственницы (3С3Е4Лц), на вырубке. По степени зараженности бактериями и актиномицетами насаждения были расположены в такой последовательности: культура сосны (10С), смешанные сосново-елово-лиственничные насаждения (3С3Е4Лц), культуры лиственницы (10Лц), насаждения березы с примесью осины (9Б10с), культуры дуба (10Д), разнотравно-злаковая вырубка.
В 1979 г. В. Н. Власюк проведены исследования фитонцидных свойств сосновых культур различных вариантов смешения. Выполненная работа позволила ей рекомендовать несколько схем создания насаждений, где учтена не только биология древесных пород, но и их фитонцидные свойства. Приходится сожалеть, что В. Н. Власюк не нашла возможным, хотя бы в кратком изложении, назвать эти схемы в опубликованном сообщении.
В. В. Протопопов (1975) изучал антимикробные свойства сосновых, кедровых и лиственничных насаждений Сибири. Чашки Петри с культурой золотистого стафилококка выставляли на 10 мин в насаждениях на различной высоте от поверхности почвы. Во всех случаях по сравнению с контролем снижался рост стафилококков: в кедровниках — на 11—20%, в сосняке бруснично-багульниковом — на 16% и в лиственничнике багульниково-зелено-мошниковом — на 10%. Зона под пологом леса высотой от 6 до 9 м характеризовалась наибольшей стерильностью. Этим же автором в указанных ласорастительных формациях определялась микрофлора лесного воздуха. Наименьшая численность микробов в 1 м3 воздуха наблюдалась в сосновых (1120) и кедровых (814—1348) насаждениях, несколько большая — в лиственничном насаждении (1842). В. В. Протопопов приходит к выводу о том, что бактерицидные свойства насаждений находятся в прямой зависимости от зеленой фитомассы древесного яруса.
Нами на протяжении 1975—1979 гг. (июнь, июль, август) методом Коха определялось относительное содержание бактерий и актиномицетов в воздухе различных типов леса зеленой зоны г. Воронежа. В качестве питательной среды использовался мясо-пептонный агар (МПА). Время экспозиции открытых чашек Петри составляло 30 мин, после чего чашки инкубировались в темноте при температуре 25—26°С. Число микроорганизмов учитывали на третьи сутки. Опыт ставили в трех повторностях. В качестве контроля определяли количество аналогичных микроорганизмов в воздухе города. Ниже приводятся краткие сведения об исследованных насаждениях с указанием числа микробных колоний, приходящихся в среднем на одну чашку Петри в условиях каждого биотопа. Насаждения описаны в порядке возрастания содержания бактерий и актиномицетов в воздухе (в скобках указано количество бактерий). По содержанию в воздухе бактерий лесные насаждения распределялись по-иному.
1. Свежая суборь (В2). Чистые сосновые культуры. Состав 10С, возраст 15—20 лет, полнота 0,7—0,8. Подлесок отсутствует (местами редко встречаются бузина черная, дуб черешчатый). Напочвенный покров редкий: осока волосистая, зеленые, мхи. Среднее число микробных колоний в чашке Петри — 84,8 (38,3).
2. Смешанное многоярусное сосново-дубовое насаждение (С2). Состав: I ярус — 7С3Д+Ос, Б, возраст сосны 60—70 лет, полнота 0,5—0,6; II ярус — 10Д, полнота 0,3—0,5. Подлесок редкий, местами средней густоты из лещины обыкновенной, клена татарского, бересклета бородавчатого. Напочвенный покров представлен купеной лекарственной, осокой волосистой, земляникой лесной, будрой плющевидной. Среднее число микробных колоний в чашках Петри — 87,2 (44,7).
3. Свежая сложная судубрава с густым подлеском (С2). Состав насаждения 8Д1Яс10с+Б, возраст дуба 50—60 лет, полнота 0,7—0,8. Во II ярусе растут клен остролистный, липа мелколистная. Подлесок состоит из лещины обыкновенной, кленов татарского и нолевого, бересклета бородавчатого, напочвенный покров — из осоки волосистой, копытня европейского, сныти обыкновенной, медуницы неясной. Среднее число микробных колоний в чашках Петри — 94,5 (26,3).
4. Лиственничное насаждение (С2). Состав 10Лц, возраст 25—30 лет, полнота 0,8—0,9. Подлесок редкий, представлен бузиной красной. Среднее число микробных колоний в чашке Петри — 98,2 (42,8).
5. Свежая простая судубрава без подлеска (С2). Состав 7Д2Яс10с+Б, возраст дуба 50—60 лет, полнота 0,7. Подлесок отсутствует, местами редко встречаются лещина обыкновенная, клен татарский, бересклет бородавчатый. Напочвенный покров состоит из злаков, земляники лесной, тысячелистника обыкновенного. Среднее число микробных колоний в чашке Петри — 100,8 (40,8).
6. Тальвежная судубрава (С2—С3). Состав 8Д2Яс+Ос, Ли, возраст 75—80 лет, полнота 0,7. Подрост редкий, состоит из дуба черешчатого, клена остролистного, ясеня обыкновенного, липы мелколистной. Подлесок густой, представлен лещиной обыкновенной, кленами татарским и полевым, бересклетом бородавчатым. Напочвенный покров сформирован из сныти обыкновенной, копытня европейского, осоки волосистой, медуницы неясной. Среднее число колоний в чашке Петри — 106,4 (82,1).
7. Ольшаник крапивный (Д4). Состав 10Ол+Ил, возраст 60—70 лет, полнота 0,6—0,8. Подрост редкий (ольха черная), подлесок редкий (крушина ломкая). Напочвенный покров состоит из крапивы двудомной, кочедыжника женского. Почвы торфяно-болотные с выходом на поверхность грунтовых вод. Среднее число микробных колоний в чашке Петри — 117,0 (51,9).
8. Осинник (С2). Состав 90с1Д+Б, возраст 45—50 лет, полнота 0,7. Подлесок густой (лещина обыкновенная, клены татарский и полевой, бересклет бородавчатый). Напочвенный покров представлен копытнем европейским, (снытью обыкновенной, осокой волосистой и др. Среднее число микробных колоний в чашке Петри — 157 (62,9).
9. Центр города. Среднее число микробных колоний в чашке Петри — 831,7 (828,5).
Микрофлора воздуха лесных насаждений характеризовалась большим разнообразием. Среди выделенных культур по предварительным данным были представители родов Bacillus (Bac. mycoides, Bac. mesentericus, Bac. subtilis и др.), Pseudomonas (Ps. fluorescens, Ps. pyocyanea и др.) a также родов Micrococcus, Mycobacterium, Micromonospora, Proactinomyces и Sarcina.
На основании приведенных данных можно сделать ряд выводов.
Число бактерий и актиномицетов в воздухе города в 5—10 раз, а бактерий в 10—30 раз больше, чем в воздухе лесных насаждений.
Сильными антимикробными свойствами обладает воздух хвойных насаждений. Наиболее стерилен воздух сосновых культур, особенно в возрасте 15—20 лет. Эти молодые насаждения с низкоопущенной кроной деревьев обеспечивают на уровне роста человека повышенную концентрацию биологически активных веществ, токсичных для микроорганизмов.
Из всех исследованных хвойных насаждений бактерицидность воздуха лиственничных насаждений неизменно уступала бактерицидности воздуха сосновых и кедровых древостоев.
Высокая антимикробная активность фитонцидов пихты сибирской, елей сибирской и обыкновенной к патогенным бактериям, проявленная ими в лабораторных условиях, дает основание полагать, что пихтовые и еловые насаждения, а также смешанные древостой с участием указанных пород также характеризуются повышенной бактерицидностью воздуха. Это в какой-то мере подтверждается исследованиями Б. Н. Власюк (1970), по данным которой смешанное сосново-елово-лиственничное насаждение по бактерицидности воздуха заняло второе место после чистых сосновых культур.
Высокой стерильностью обладает воздух смешанных многоярусных сосново-дубовых насаждений. В наших опытах эти насаждения по величине бактерицидности лишь несколько уступали чистым сосновым культурам.
Воздух многоярусных судубрав по сравнению с воздухом одноярусных судубрав имеет более высокие антимикробные свойства.
В разновозрастных чистых сосновых насаждениях стерильность воздуха повышенная. Здесь также создается лесное сообщество, замкнутое как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.
Большое количество бактерий и актиномицетов обнаружено в воздухе осиновых и ольховых насаждений (по нашим исследованиям), в черемуховых «зарослях», в насаждениях березы с примесью осины. Низкая бактерицидность летучих раневых фитонцидов осины и первичных фитонцидов черемухи обыкновенной к ряду патогенных бактерий подтверждается и специальными опытами, поставленными в лабораторных условиях. Раневые фитонциды осины оказали очень слабое воздействие на численность стафилококков и кишечной палочки в культурах, а первичные фитонциды черемухи обыкновенной не проявили бактерицидного действия на клетки золотистого стафилококка как на расстоянии от испытуемого растения, так и на его поверхности.