ВЛИЯНИЕ СПОСОБА РЕКУЛЬТИВАЦИИ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПИГМЕНТНОГО КОМПЛЕКСА У СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ НА ТЕХНОГЕННЫХ ЗЕМЛЯХ
Аннотация
Обоснование. Изучение влияния способа рекультивации на формирование пигментного комплекса у сосны обыкновенной на техногенных землях является крайне важным. Понимание того, как гетерогенная среда влияет на содержание и распределение пигментов в хвое, позволяет более полно изучить адаптационные механизмы вида Pinus sylvestris. В свою очередь, информация об этих механизмах может быть использована для создания новых методов улучшения качества и устойчивости лесных насаждений.
Цель. Изучить влияние способа рекультивации на формирование пигментного комплекса у сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в ходе посттехногенной сукцессии в условиях Южной Карелии.
Материалы и методы исследований. Исследование проводили на сопредельных пробных площадях (ПП), заложенных на территории отработанного песчано-гравийного карьера и в естественной среде сосняка брусничного в июле 2021 и 2022. Объектом исследования послужили деревья сосны обыкновенной, произрастающие в естественных условиях и в условиях лесной рекультивации песчано-гравийного карьера. Определение оптической плотности растворов проводили на спектрофотометре СФ-2000 (ОКБ Спектр, Россия). Статистическую обработку данных проводили с использованием программы Statistica 10 (StatSoft Inc., США).
Результаты. В ходе двух лет исследования наибольшее содержание пигментов было отмечено в хвое деревьев, произрастающих на более плодородных ПП относительно таковых на бедных техногенных почвах. Соотношения Хл a / Хл b в хвое деревьев, произрастающих в условиях бедной техногенной почвы, отличалось более высокими значениями, относительно таковых на удобренном участке песчано-гравийного карьера и в естественных условиях леса в оба года исследования, что свидетельствует об адаптивных реакциях пигментного комплекса растений на неблагоприятные условия среды посредством увеличения доли Хл а в комплексе зеленых пигментов.
Заключение. Установлено, что способ рекультивации оказывает значительное влияние на формирование пигментного комплекса у сосны обыкновенной в ходе посттехногенной сукцессии.
Информация о спонсорстве. Исследования выполнены в рамках государственного задания (номер госрегистрации - 121061500082-2) на научном оборудовании Центра коллективного пользования Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук».
Скачивания
Литература
Список литературы
Бендер О.Г., Горошкевич С.Н. Газообмен и содержание фотосинтетических пигментов у широтных экотипов кедра сибирского в опыте exsitu // Сибирский лесной журнал, 2020. № 5. С. 28-36.
Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Большой практикум по фотосинтезу. М.: Издательский центр «Академия», 2003. 256 с.
Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2022 г. 2023. Петрозаводск. 265 с.
Дымова О.В., Головко Т.К. Фотосинтетические пигменты в растениях природной флоры таежной зоны Европейского Северо-востока России // Физиология растений, 2019. Т. 66. № 3. С. 198-206.
Загирова С.В. Структура ассимиляционного аппарата и СО2-газообмен у хвойных. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. 108 с.
Иванов Л.А., Иванова Л.А., Ронжина Д.А., Юдина П.К. Изменение содержания хлорофиллов и каротиноидов в листьях степных растений вдоль широтного градиента на Южном Урале // Физиология растений, 2013. Т. 60. № 6. С. 856-864
Казимиров Н.И., Волков А.Д., Зябченко С.С., Иванчиков А.А., Морозова Р.М. Обмен веществ и энергии в сосновых лесах Европейского Севера. Л.: Наука, 1977. 304 с.
Костина Е.Э., Ахметова Г.В., Пеккоев А.Н., Харитонов В.А., Крышень А.М. Формирование растительного покрова при лесной рекультивации песчано-гравийного карьера в Республике Карелия // Растительные ресурсы, 2022. №3. C. 290-310.
Крамер П.Д., Козловский Т.Т. Физиология древесных растений М.: Лесн.пром.-сть, 1983. 464 с.
Кузнецов В.В., Дмитриева Г. А. Физиология растений. М.: Высшая школа, 2006. 742 с.
Лиханова И.А., Кузнецова Е.Г., Новаковский А.Б. Формирование растительного покрова на карьерах после проведения лесной рекультивации в средней тайге республики Коми // Лесоведение. 2020. № 5. С. 424-432.
Лукина Н.В., Никонов В.В. Питательный режим лесов северной тайги: природные и техногенные аспекты. Апатиты: КНЦ РАН, 1998. 316 с.
Маслова Т. Г., Марковская Е. Ф., Слемнев Н. Н. Функции каротиноидов в листьях высших растений (обзор) // Журнал общей биологии, 2020. Т. 81. № 4. С. 297-310. https://doi.org/10.31857/S0044459620040065
Назарова Л.Е. Климатические условия на территории Карелии // Современные условия водоемов Севера. Петрозаводск: КарНЦРАН, 2021. С. 7-16.
Новицкая Ю.Е. Чикина П.Ф., Софронова Г.И., Габукова В.В., Макаревский М.Ф. Физиолого-биохимические основы роста и адаптации сосны на Севере. Л.: Наука, 1985. 156 с.
Сазонова Т. А., Болондинский В. К., Придача В. Б. Эколого-физиологическая характеристика сосны обыкновенной. Петрозаводск: Verso, 2011. 206 с.
Соколов А.И., Пеккоев А.Н., Харитонов В.А. Влияние многолетнего применения минеральных удобрений на рост сосны в толщину в посевах на паловых вырубках с песчаными почвами. I. Последствие 30-летнего ежегодного применения калийных удобрений на рост сосны в толщину и качество древесины // Лесной журнал. 2016. № 6. С. 42-55.
Суворова Г.Г. Фотосинтез хвойных деревьев в условиях Сибири. Новосибирск: Гео, 2009. 192 с.
Судачкова Н.Е., Милютина И.Л., Романова Л.И. Биохимическая адаптация хвойных к стрессовым условиям Сибири. Новосибирск: Гео, 2012. 178 с.
Сумина О. И. Формирование растительности на техногенных местообитаниях Крайнего Севера России. СПб.: Информ-Навигатор, 2013. 340 с.
Титова М. С. Содержание фотосинтетических пигментов в хвое Picea abies и Picea koraiensis // Вестник ОГУ. 2010. № 12.С. 9-12.
Тужилкина В. В. Пигментный комплекс хвои сосны в лесах Европейского Северо-Востока // Лесоведение. 2012. № 4. C. 16-23.
Тужилкина В.В. Фотосинтетические пигменты хвои ели сибирской в среднетаежных лесах европейского Северо-Востока России // Сиб. лесн. журн. 2017. № 1. С. 65-73.
Федорец Н.Г., Соколов А.И., Крышень А.М., Медведева М.В., Костина Е.Э. Формирование лесных сообществ на техногенных землях северо-запада таежной зоны России. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2011. 130 с.
Холопцева Е.С., Чернобровкина Н.П. Влияние азота, бора и люпина узколистного на рост и минеральное питание сеянцев сосны обыкновенной // Лесоведение. 2009. № 1. С. 25-32.
Цельникер Ю. Л., Малкина И. С., Ковалев, А. Г., Чмора С. Н., Мамаев В. В., Молчанов А. Г. Рост и газообмен СО2 у лесных деревьев. М.: Наука, 1993. 256 с.
Чернобровкина Н.П. Экофизиологическая характеристика использования азота сосной обыкновенной. СПб.: Наука, 2001. 175 с.
Шибаева Т.Г., Титов А.Ф. Влияние круглосуточного освещения на пигментный комплекс растений семейства Solanacea // Труды Карельского научного центра РАН. 2017. № 5. С. 111-118. https://doi.org/10.17076/eb498
Croft H., Chen J.M. Leaf pigment content. Amsterdam: Elsevier Inc., 2017.
IPCC Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, 2013. 1535 p.
Kattge J. et al., TRY plant trait database–enhanced coverage and open access // Glob. Change Biol. 2020. Vol. 26. P. 119-188. https://doi.org/10.1111/gcb.14904
Lichtenthaler H. Chlorophylls and carotenoids – pigments of photosynthetic biomembranes // Methods in Enzymology. 1987. Vol. 148. P. 350-382. https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)48036-1
Lichtenthaler H., Babani F., Navrátil M., Buschmann C. Chlorophyll fluorescence kinetics, photosynthetic activity, and pigment composition of blue-shade and half-shade leaves as compared to sun and shade leaves of different trees // Photosynthesis Research. 2013. Vol. 117(1-3). https://doi.org/10.1007/s11120-013-9834-1
Peel M.C., Finlayson B.L., MCMahon T.A. Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2007. Vol. 11(5). P. 1633-1644. https://doi.org/10.5194/hess-11-1633-2007
Randall S. Alberte, Peter R. Mcclure, J. Philip Thornber. Photosynthesis in Trees: Organization of Chlorophyll and Photosynthetic Unit Size in Isolated Gymnosperm Chloroplasts // Plant Physiol. 1976. Vol. 58(3). P. 341-344. https://doi.org/10.1104/pp.58.3.341
Singh H., Verma A., Krishnamoorthy M., Shukla A. Consequence of diverse nitrogen levels on leaf pigments in five rice genotypes under field emergent circumstance // Int. J. Bio-Resour. Stress Manag. 2010. № 1. P. 189-193. https://ojs.pphouse.org/index.php/IJBSM/article/view/89
Tang W., Guo H., Baskin C.C. et al. Effect of Light Intensity on Morphology, Photosynthesis and Carbon Metabolism of Alfalfa (Medicago sativa) Seedlings // Plants (Basel). 2022. Vol. 11, № 13, 1688. https://doi.org/10.3390/plants11131688
References
Bender O.G., Goroshkevich S.N. Gazoobmen i soderzhanie fotosinteticheskih pigmentov u shirotnyh jekotipov kedra sibirskogo v opyte exsitu [Gas exchange and the content of photosynthetic pigments in latitudinal ecotypes of Siberian cedar in the exsitu experiment]. Sibirskij lesnoj zhurnal [Siberian Journal of Forest Science], 2020, no. 5, pp. 28-36.
Gavrilenko V.F., Zhigalova T.V. Bol'shoj praktikum po fotosintezu[Large workshop on photosynthesis]. Moscow, 2003, 256 p.
Gosudarstvennyj doklad o sostojanii okruzhajushhej sredy Respubliki Karelija v 2022 [The National Environmental Report of the Republic of Karelia in 2022]. Petrozavodsk, 2023, 265 p.
Dymova O.V., Golovko T.K. Fotosinteticheskie pigmenty v rastenijah prirodnoj flory taezhnoj zony Evropejskogo Severo-vostoka Rossii [Photosynthetic pigments in plants of the native flora of the taiga zone of the European Northeast of Russia]. Fiziologija rastenij [Russian Journal of Plant Physiology], 2019, vol. 66, no. 3, pp. 198-206.
Zagirova S.V.Struktura assimiljacionnogo apparata i CO2-gazoobmen u hvojnyh [The structure of the assimilation apparatus and CO2-gas exchange in conifers]. Ekaterinburg, 1999, 108 p.
Ivanov L.A., Ivanova L.A., Ronzhina D.A., Judina P.K. Izmenenie soderzhanija hlorofillov i karotinoidov v list'jah stepnyh rastenij vdol' shirotnogo gradienta na Juzhnom Urale [Changes in the content of chlorophylls and carotenoids in the leaves of steppe plants along the latitudinal gradient in the Southern Urals]. Fiziologija rastenij [Russian Journal of Plant Physiology]. 2013, vol. 60, no. 6, pp. 856-864.
Kazimirov N.I., Volkov A.D., Zjabchenko S.S., Ivanchikov A.A., Morozova R.M. Obmen veshhestv i jenergii v sosnovyh lesah Evropejskogo Severa [Metabolism and energy exchange in the pine forests of the European North]. Leningrad, 1977, 304 p.
Kostina E.Je., Ahmetova G.V., Pekkoev A.N., Haritonov V.A., Kryshen' A.M. Formirovanie rastitel'nogo pokrova pri lesnoj rekul'tivacii peschano-gravijnogo kar'era v Respublike Karelija [Formation of vegetation cover during forest reclamation of a sand and gravel quarry in the Republic of Karelia]. Rastitel'nye resursy [Russian journal of plant resources], 2022, no. 3, pp. 290-310.
Kramer P.D., Kozlovskij T.T. Fiziologija drevesnyh rastenij [Physiology of woody plants]. Moscow, 1983, 462 p.
Kuznecov V.V., Dmitrieva G. A. Fiziologija rastenij [Plant physiology]. Moscow, 2006, 742 p.
Lihanova I.A., Kuznecova E.G., Novakovskij A.B. Formirovanie rastitel'nogo pokrova na kar'erah posle provedenija lesnoj rekul'tivacii v srednej tajge respubliki Komi [Formation of vegetation cover on quarries after forest reclamation in the middle taiga of the Komi Republic]. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 2020, no. 5, pp. 424-432.
Lukina N.V., Nikonov V.V. Pitatel'nyj rezhim lesov severnoj tajgi: prirodnye i tehnogennye aspekty [Nutritional regime of the northern taigaforests: natural and man-made aspects]. Apatites, 1998, 316 p.
Maslova T. G., Markovskaja E. F., Slemnev N. N. Funkcii karotinoidov v list'jah vysshih rastenij (obzor) [Functions of carotenoids in leaves of higher plants (review)]. Zhurnal obshhej biologii [Journal of General Biology], 2020, vol. 81, no. 4, pp. 297-310. https://doi.org/10.31857/S0044459620040065
Nazarova L.E. Klimaticheskie uslovija na territorii Karelii [Climatic conditions on the territory of Karelia]. Sovremennye uslovija vodoemov Severa [Modern conditions of reservoirs of the North]. Petrozavodsk, 2021, pp. 7-16.
Novickaja Ju.E. Chikina P.F., Sofronova G.I., Gabukova V.V., Makarevskij M.F. Fiziologo-biohimicheskie osnovy rosta i adaptacii sosny na Severe [Physiological and biochemical bases for growth and adaptation of pine trees in the North]. Leningrad, 1985, 156 p.
Sazonova T. A., Bolondinskij V. K., Pridacha V. B. Jekologo-fiziologicheskaja harakteristika sosny obyknovennoj [Ecological and physiological characteristics of scots pine. Petrozavodsk]. Petrozavodsk, 2011, 206 p.
Sokolov A.I., Pekkoev A.N., Haritonov V.A. Vlijanie mnogoletnego primenenija mineral'nyh udobrenij na rost sosny v tolshhinu v posevah na palovyh vyrubkah s peschanymi pochvami. I. Posledstvie 30-letnego ezhegodnogo primenenija kalijnyh udobrenij na rost sosny v tolshhinu i kachestvo drevesiny [The effect of the long-term use of mineral fertilizers on the growth of pine in thickness inestablishments on cut-over and burnt forest land with sandy soil. I. The consequence of the 30-year-long annual use of potash fertilizers on the growth of pine in thickness and wood quality]. Lesnoj zhurnal [Russian Forestry Journal], 2016, no. 6, pp. 42-55.
Suvorova G.G. Fotosintez hvojnyh derev'ev v uslovijah Sibiri [Photosynthesis of coniferous trees in Siberia]. Novosibirsk, 2009, 192 p.
Sudachkova N.E., Miljutina I.L., Romanova L.I. Biohimicheskaja adaptacija hvojnyh k stressovym uslovijam Sibiri [Biochemical adaptation of conifers to the stressful conditions of Siberia]. Novosibirsk, 2012, 178 p.
Sumina O. I. Formirovanie rastitel'nosti na tehnogennyh mestoobitanijah Krajnego Severa Rossii [Vegetation formation in technogenic habitats of the Far North of Russia]. Saint Petersburg, 2013, 340 p.
Titova M. S. Soderzhanie fotosinteticheskih pigmentov v hvoe Picea abies i Picea koraiensis [The content of photosynthetic pigments in the conifers of Picea abies and Picea koraiensis]. Vestnik OGU [Bulletin of the Orenburg State University], 2010, no. 12, pp. 9-12.
Tuzhilkina V. V. Pigmentnyj kompleks hvoi sosny v lesah Evropejskogo Severo-Vostoka [The pigment complex of pine needles in the forests of the European Northeast]. Lesovedenie [Russian Forest Sciences], 2012, no. 4, pp. 16-23.
Tuzhilkina V.V. Fotosinteticheskie pigmenty hvoi eli sibirskoj v srednetaezhnyh lesah evropejskogo Severo-Vostoka Rossii [Photosynthetic pigments of Siberian spruce needles in the Middle taiga forests of the European Northeast of Russia]. Sib. lesn. zhurn. [Siberian Journal of Forest Science], 2017, no. 1, pp. 65-73.
Fedorec N.G., Sokolov A.I., Kryshen' A.M., Medvedeva M.V., Kostina E.Je. Formirovanie lesnyh soobshhestv na tehnogennyh zemljah severo-zapada taezhnoj zony Rossii [Formation of woodlandson technogenic lands of the north-west of the taiga zone of Russia]. Petrozavodsk, 2011, 130 p.
Holopceva E.S., Chernobrovkina N.P. Vlijanie azota, bora i ljupina uzkolistnogo na rost i mineral'noe pitanie sejancev sosny obyknovennoj [The effect of nitrogen, boron and lupine on the growth and mineral nutrition of Scots pine seedlings]. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 2009, no. 1, pp. 25-32.
Cel'niker Ju. L., Malkina I. S., Kovalev, A. G., Chmora S. N., Mamaev V. V., Molchanov A. G. Rost i gazoobmen SO2 u lesnyh derev'ev [Growth and gas exchange of CO2 in forest trees]. Moscow, 1993, 256 p.
Chernobrovkina N.P. Jekofiziologicheskaja harakteristika ispol'zovanija azota sosnoj obyknovennoj [Ecophysiological characteristics of nitrogen use by scots pine]. Saint Petersburg, 2001, 175 p.
Shibaeva T.G., Titov A.F. Vlijanie kruglosutochnogo osveshhenija na pigmentnyj kompleks rastenij semejstva Solanacea [The effect of round-the-clock lighting on the pigment complex of plants of the Solanaceae]. Trudy Karel'skogo nauchnogo centra RAN [Proceedings of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences], 2017, no. 5, pp. 111-118. https://doi.org/10.17076/eb498
Croft H., Chen J.M. Leaf pigment content. Amsterdam: Elsevier Inc., 2017.
IPCC Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, 2013, 1535 p.
Kattge J. et al., TRY plant trait database–enhanced coverage and open access. Glob. Change Biol., 2020, vol. 26, pp. 119-188. https://doi.org/10.1111/gcb.14904
Lichtenthaler H. Chlorophylls and carotenoids – pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in Enzymology, 1987. vol. 148, pp. 350-382. https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)48036-1
Lichtenthaler H., Babani F., Navrátil M., Buschmann C. Chlorophyll fluorescence kinetics, photosynthetic activity, and pigment composition of blue-shade and half-shade leaves as compared to sun and shade leaves of different trees. Photosynthesis Research, 2013, vol. 117(1-3). https://doi.org/10.1007/s11120-013-9834-1
Peel, M.C., Finlayson, B.L. and MCMahon, T.A. Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification. Hydrol. Earth Syst. Sci., 2007, vol. 11(5), pp.1633-1644. https://doi.org/10.5194/hess-11-1633-2007
Randall S. Alberte, Peter R. Mcclure, J. Philip Thornber. Photosynthesis in Trees: Organization of Chlorophyll and Photosynthetic Unit Size in Isolated Gymnosperm Chloroplasts. Plant Physiol., 1976, vol. 58(3), pp. 341-344. https://doi.org/10.1104/pp.58.3.341
Singh, H., Verma, A., Krishnamoorthy, M., Shukla, A.Consequence of diverse nitrogen levels on leaf pigments in five rice genotypes under field emergent circumstance. Int. J. Bio-Resour. Stress Manag., 2010, no. 1, pp. 189-193. https://ojs.pphouse.org/index.php/IJBSM/article/view/89
Tang W., Guo H., Baskin C.C. et al. Effect of Light Intensity on Morphology, Photosynthesis and Carbon Metabolism of Alfalfa (Medicago sativa) Seedlings. Plants (Basel), 2022, vol. 11, no. 13, 1688. https://doi.org/10.3390/plants11131688
Просмотров аннотации: 126 Загрузок PDF: 30
Copyright (c) 2024 Natalia V. Tumanik
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
