Наукові дослідження засвідчують, що резистентність рослин до дії урботехногенних полютантів знаходиться в тісній функціональній залежності з інтенсивністю фотосинтетичних процесів [42, 55, 56].

Вказується, що основною причиною інактивації фотосинтезу є порушення в пігментному комплексі [2, 3, 9, 12, 29, 36, 52, 55]. Більшість забруднювачів, що потрапляють у рослинні клітини, акумулюються в хлоропластах, викликаючи вільнорадикальне фотоокислення, руйнування хлорофілу та його перетворення у феофітин [3, 45, 56, 57]. Зміна світлопоглинання теж може використовуватися для оцінки екологічного стану територій, що підлягають урботехногенному пресингу. Проте ці процеси не є специфічними. Зниження вмісту загального хлорофілу, різниця в змінах хлорофілів а та b, а також зростання вмісту феофітину відмічено різними вченими за впливу SO2 [7, 42, 57], HF і HCl [54], важких металів [3]. Під дією навіть низьких концентрацій цих речовин знижується інтенсивність фотосинтезу. Інгібіція фотосинтезу за дії «кислих газів» спостерігається задовго до появи візуальних ознак пошкодження рослини. Описано зниження швидкості асиміляції СО2 за дії забруднювачів смогового характеру [20].

Літературні дані щодо характеру та механізмів ушкодження фотосинтетичних пігментів за дії урбопромислових полютантів є численними, проте часто мають суперечливий характер [3, 8, 12, 29]. Припускають, що деструктивний вплив урбопромислових забруднювачів на хлорофільний комплекс зумовлений їх здатністю пригнічувати активність ферментів метаболізму хлорофілу, зокрема хлорофілази. Таке припущення підтверджують дослідження В.П. Бессонової, проведені на деревних рослинах в умовах урбоекосистеми Запоріжжя [2]. Деякі автори [12, 25] зменшення кількості хлорофілу пов’язують із активацією гідролітичної дії згаданого ферменту. Зниженню вмісту хлорофілу сприяє порушення міцності хлорофіл-білкового зв’язку в результаті коагуляції чи гідролізу білка [26, 54].

Більшість наукових досліджень [3, 9, 12, 29, 33, 43, 52, 57] указують, що особливо чутливим до дії екотоксикантів є хлорофіл а; співвідношення хлорофіл а / хлорофіл b суттєво змінюється лише при високих дозах дії стресорів.

Зниження сумарного вмісту хлорофілу, яке не супроводжується значними змінами співвідношення хлорофіл а / хлорофіл b, може мати фізіологічне значення. Окремі автори [3, 12] розглядають такий ефект як захисний механізм, спрямований на подолання стресу.

Інформативною фітоіндикаційною ознакою наявності стресорів різної етіології є зміна вмісту каротиноїдів. Вони є поліфункційними пігментами, що відіграють допоміжну роль під час фотосинтезу, виконують протекторну функцію, спрямовану на підвищення стійкості до несприятливих чинників довкілля. Каротини функціонують як антиоксиданти, що виводять вільні радикали з обігу ланцюгових вільнорадикальних реакцій [2, 3, 10, 12, 25]. Більшістю авторів [13, 74, 69, 126] каротиноїди розглядаються як один із чинників, що забезпечує толерантність рослин до різних видів забруднення довкілля. Ці пігменти виконують захисну функцію під час оксидативного стресу, виступають сигналами захисних систем, активаторами експресії генів і процесів, що приводять до підвищення стійкості рослин. Показано, що в газостійких рослин забруднення повітря сприяє збільшенню вмісту каротиноїдів і хлорофілу, міцності зв’язків хлорофілу з білками [49].

Стверджується, що адаптовані види характеризуються пониженою активністю фотосинтезу й меншою швидкістю поглинання забруднюючих речовин у порівнянні з неадаптованими [24]. У середньостійких видів вміст хлорофілу а й міцності зв’язку хлорофілу з білками зменшується більшою мірою, порівняно з хлорофілом b. У нестійких рослин забруднення повітря призводить до значної деградації фотосинтетичних пігментів і міцності зв’язку хлорофілу з білками [3, 12].

Однією з особливостей формування стійкості рослин є здатність до синтезу вторинних метаболітів, до яких відносяться фенольні сполуки. Фенольні сполуки беруть участь у різних фізіологічних процесах, а також у захисті клітин проти стресових умов. Вони являють собою велику й різноманітну групу ароматичних сполук. До групи фенольних сполук належать флавоноїди, дубильні речовини, лігнін, меланіни, балкони, аурони та ін. Одним із можливих шляхів утворення фенольних речовин є їх біосинтез із вуглеводів, які утворюються в процесі фотосинтезу. У рослинах фенольні речовини виконують захисну функцію, накопуючись в органах рослин за несприятливих умов середовища. Як біологічно активні речовини, вони впливають на процеси біосинтезу, регулювання і, відповідно, на ріст і розвиток рослин. Протекторний ефект рослинних фенолів описано за дії на рослини йонізуючо-го випромінювання, низьких позитивних температур, засолення ґрунтів, нестачі мінеральних елементів. Фенольні сполуки відіграють важливу роль при загоєнні механічних ушкоджень, в захисті клітин від проникаючої радіації, при появі вільних радикалів, мутагенів, окислювачів. Описано підвищення вмісту фенольних речовин у вегетативних органах деревних рослин під впливом оксиду сульфуру (VI) за місяць до виникнення видимих ушкоджень [17].

Накопичення фенольних сполук під впливом несприятливих і стресових умов середовища є одним з факторів забезпечення стійкості виду. Ці речовини виконують роль захисних бар’єрів на шляху механічних, хімічних та фізичних факторів середовища, а також хвороботворних впливів [17].

Як відмічає У. Сміт [51], події, пов’язані з внутрішньою перебудовою функцій, відбуваються непомітно. Лише протягом тривалого впливу зменшується опір екосистеми, порушується діяльність її буферних механізмів, які прагнуть зберегти стан гомеостазу, з’являються видимі ознаки порушення. До них відносяться морфометричні характеристики органів рослин. Ці критерії дають можливість реально оцінити ступінь небезпечності антропогенних забруднень для природних екосистем.

Ознаки пошкодження рослин (листків) токсичними речовинами можуть бути прихованими, хронічними і гострими. Існування прихованих пошкоджень, візуально відмічаються за зниженням продуктивності, інтенсивності і тривалості росту, а за більш короткий термін – за зниженням інтенсивності і продуктивності фотосинтезу [20]. Хронічне пошкодження рослин атмосферними токсикантами відбувається при постійному або періодичному проникненню в листки та інші органи рослин невеликих доз газу або розчинів токсичних речовин. Внаслідок цього проявляються візуальні симптоми