Экология растений. Этология. Растение и окружающая среда

В последнее время проводятся работы по изучению влияния антропогенного загрязнения на состояние вегетативных и репродуктивных органов растений. В качестве биоиндикаторов, чутко реагирующих на воздействие загрязнителей окружающей среды удобно использовать пыльцевые зерна Tilia cordata Mill. // Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов. Материалы VIII заочной Международной научно-практической конференции / Ассоциация университетов Прикаспийских государств. - 2012. - С. 54-61.

Рассмотрена динамика развития болот в депрессиях карстово-суффозионного происхождения, имеющих разные подстилающие породы и гидрологический режим. Показано, что болота, сформированные в понижениях на зандровых песках, характеризуются низкой скоростью прироста торфа (0,6 мм/год) и раньше переходят в олиготрофную стадию развития. Вне зандровых равнин болота продолжительное время находятся в эвтрофной стадии, при этом интенсивное обводнение понижений обеспечивает высокую (до 7–8 мм/год) скорость торфонакопления. Рассмотрены стадии развития болот, показана зависимость их развития от состояния окружающих ландшафтов

Представлены фотометрическое устройство и методика, позволяющие в полевых условиях с максимальными детализацией и точностью быстро фиксировать характеристики органов или частей древесных растений в процессе их роста. Методика апробирована при изучении сезонной динамики интродуцированного в условия средней тайги вида Viburnum lantana L. и вида местной флоры V. opulus L. Показано, что в ритмике сезонной динамики видов есть отличия, связанные с влиянием текущего и предшествующего состояний окружающей среды. Наибольшая зависимость наступления начала роста и основного числа фенодат наблюдается от температуры воздуха. Выявлено, что ранние начало и окончание вегетации свойственны V. opulus. Рост и развитие V. lantana происходят при более теплой погоде. Побеги V. opulus начинают расти 18–21 мая, через 11 сут. рост отмечается у V. lantana. Побеги V. opulus прекращают расти 19 июня, побеги V. lantana – на 7 сут. позже. Наиболее длинные побеги текущего года (101 мм) формируются у V. lantana, это на 26 мм больше, чем у V. opulus. Начало роста побегов у V. opulus отмечается при среднесуточной температуре воздуха +4,7 °С и сумме положительных температур 187 °С, у V. lantana данный процесс начинается соответственно при +8,8 °С и 308 °С, причем для начала роста виду требуется 6 дн. со среднесуточной температурой выше +10 °С. Таким образом, изучаемые виды рода Viburnum можно условно разделить на 2 категории: рано (V. opulus) и поздно (V. lantana) начинающие и заканчивающие сезонное развитие. Культивированный в таежную зону V. lantana относится к высокоперспективным видам интродуцентов, поэтому он может быть рекомендован для введения в культурценозы и озеленения населенных пунктов таежной зоны.

Приведены сведения о фитоценотической активности и распространении сфагновых мхов в фитоценозах Брянской обл. Данные подкреплены синтаксономическими таблицами и коротким продромусом. Продромус синтаксонов включает 3 класса, 3 порядка, 3 союза и 4 ассоциации. Наиболее активные в фитоценотическом отношении виды района исследования – Sphagnum fallax, S. magellanicum, S. palustre. Специфику видового состава выборочных проб флоры определяют виды олиготрофных местообитаний.

Изучение важнейших биологических процессов (сезонный рост и развитие) имеет огромное значение в теории и практике выращивания растений. Исследования проводили в южной Карелии (средняя подзона тайги, Ботанический сад Петрозаводского госуниверситета) с мая по октябрь 1998–2012 гг. для выяснения особенностей роста и развития Juniperus communis L. под влиянием основных климатических факторов. Объект исследования – растения (возраст – 20…25 лет), произрастающие под пологом соснового леса и на открытом месте. Число особей в каждой группе − 25. Установлено, что независимо от освещенности рост побегов у J. communis начинается одновременно – 26 мая. Время кульминации прироста побегов этого вида почти не различается – 31 мая−1 июня. Однако максимальный прирост побегов растений под пологом леса (0,64 мм) оказался на 78 % больше, чем на открытом месте. Время окончания роста побегов в обеих изученных группах совпадало – 1 августа. Продолжительность их формирования в затенении и на свету мало различается – 71…73 сут. Влияние температуры воздуха и солнечной радиации на интенсивность роста побегов на открытом месте (соответственно 68 и 20 %) значительно выше, чем в затенении (20 и 7 %). Эти данные, а также снижение интенсивности роста побегов растений на открытом месте свидетельствуют о существенном отрицательном влиянии повышенной температуры воздуха и прямой солнечной радиации на растения J. communis. Выявлено более заметное (в 3-4 раза) положительное влияние влажности воздуха и атмосферных осадков на рост побегов J. communis под пологом леса. Установлено, что большинство фенофаз у J. communis при полном освещении начинаются и заканчиваются на несколько суток позже, чем в затенении. Исследования, проведенные ранее, показали, что растения, «рано начинающие» и «рано прекращающие» фенофазы, характеризуются повышенной степенью адаптации. Следовательно, этот показатель у растений J. communis под пологом леса выше, чем на открытых местах, т. е. оптимальные условия для роста и развития изученного вида в таежной зоне складываются лишь под пологом леса, в затенении.

Закономерности варьирования усредненных эколого-морфологических признаков растений показывают, что при увеличении влажности и богатства почвы усиливается роль растений с более эффективным фотосинтезом, высокой удельной листовой поверхностью и большой удельной длиной корней. Однако, внутривидовое варьирование этих признаков не всегда соответствует межвидовому.

Исследования проводились на землях СПК "Юста", на двух типах растительности : гемипсаммофитной опустыненной степи и полукустарничковых пустынях, где было заложено по четыре ключевых участка пл. от 1 до 5 га. С целью сравнения формирования фитоценотического разнообразия залежей целинной степью нами произведено полное геоботаническое описание белополынно-типчаково-житняково-тырсичковой ассоциации, в которой зарегистрировано 24 вида, относящихся к различным жизненным формам и экологическим типам. Среди первых доминируют поликарпики - 16 видов, включающие полукустарнички, дерновинные злаки, стержнекорневые растения.

Изучены изменения морфолого-анатомических характеристик, а также флуктуирующей асимметрии (ФА) хвои сосновых древостоев, произрастающих под влиянием промышленных выбросов г. Красноярска. Исследовали наветренные опушки сосновых насаждений в лесостепной зоне, продуцирующих в условиях многолетнего антропогенного воздействия. Фоновым объектом выбран сосняк в 100 км на север от городской черты, вне основного переноса выбросов промышленности города. Наблюдения проводили в 2013–2014 гг. в чистых по составу сосновых насаждениях разнотравного типа леса, V–VI классов возраста. На модельных деревьях измеряли длину хвои по парам, а также площади поперечного сечения среза каждой хвоинки, центрального цилиндра, проводящих пучков, определяли количество смоляных ходов. Показатели ФА хвои рассчитывали по методике (Palmer, Strobeck, 1986). В хвое определяли содержание меди, никеля, цинка, кобальта, алюминия, кадмия, свинца, фтора и серы. Выявлено, что под влиянием промышленных выбросов города проявляются тенденции к уменьшению внешних размеров хвои и размеров ее внутренних структур по сравнению с фоновыми значениями. С другой стороны, через компенсаторный механизм идет адаптация морфологической и анатомической структур физиологически активной хвои к изменяющейся среде. Индексы ФА показателей анатомических структур хвои варьируют и в техногенной среде, и в условиях фона. Вариации обусловлены особенностями абиотических факторов мест произрастания насаждений и техногенными нагрузками. Корреляционный анализ показал наличие значимых связей между содержанием в хвое тяжелых металлов, алюминия и фтора и морфолого-анатомическими показателями и индексами ФА хвои. Наиболее неблагоприятное влияние оказывают высокие концентрации свинца и фтора.

Внутрипопуляционная изменчивость биохимических признаков и камбиального роста отражает адаптационную способность деревьев сосны в разных условиях произрастания. В неблагоприятных условиях среды у них наблюдается генетически детерминированный процесс активации защитных систем. Структурно-функциональная перестройка ассимиляционного аппарата в связи с сезонным развитием обеспечивает повышение устойчивости деревьев и прохождение онтогенеза при воздействии стрессовых факторов в пределах нормы реакции. Целью исследований является изучение адаптационной способности сосны (Pinus sylvestris L.), различающейся формой апофиза семенных чешуй, в условиях длительного избыточного увлажнения почв северной тайги. Исследования проводили в кустарничково-сфагновых сосняках на болотных верховых торфяных почвах в устье р. Северная Двина. На пробных площадях выделяли деревья с элементарными вариациями (формами) апофиза семенных чешуй. Для определения биохимических признаков у 10 деревьев каждой из форм сосны, выделенных по типу апофиза, в разные календарные периоды (с мая по декабрь 2016 г.) отбирали образцы хвои 1, 2 и 3-летнего возраста. Спектрофотометрическим методом в хвое устанавливали содержание свободного пролина, водорастворимых белков, аскорбиновой кислоты. У 52 деревьев каждой из выделенных форм на высоте 1,3 м отбирали керны древесины и определяли ширину годичного слоя. Наряду с абсолютной величиной радиального прироста рассчитывали относительные дендрохронологические показатели. Метеорологические показатели на объектах исследований (температуру воздуха и количество осадков) определяли по данным метеостанции «Архангельск». В результате проведенных исследований выявлены сходство и различия деревьев неодинаковых форм в сезонной динамике содержания стрессовых метаболитов в хвое разного возраста в связи с метеорологическими факторами и фенологическими фазами развития вегетативных органов сосны в устье Северной Двины. Показано, что деревьям с «плоской» формой апофиза свойственно более интенсивное накопление в конце октября аскорбиновой кис- лоты и пролина в 2-летней хвое. Это свидетельствует о большей активации их защитных реакций перед перезимовкой по сравнению с деревьями с «выпуклой» формой апофиза. Установлены закономерности изменчивости камбиального роста деревьев разных форм во временных рядах. Выявлено, что деревья с плоской формой апофиза испытывают более сильное воздействие дезадаптирующих (стрессовых) факторов внешней среды. Для цитирования: Тарханов С.Н., Пинаевская Е.А., Аганина Ю.Е. Особенности адаптации разных форм сосны обыкновенной в условиях длительного избыточного увлажнения почв // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 2. С. 30–44. DOI: 10.37482/0536-1036- 2021-2-30-44
Intrapopulation variability of biochemical traits and cambial growth shows the adaptive ability of pine trees in different growth conditions. There is a genetically determined process of activation of defense systems in pine trees under unfavorable environmental conditions. Structural and functional rearrangement of the assimilating apparatus due to seasonal development ensures increased tree resilience and the passage of ontogenesis under the influence of stress factors within the reaction norm. This work aims at the study of adaptive ability of Pinus sylvestris L., which differs in the apophysis form of seed scales under conditions of prolonged excessive soil moistening in northern taiga. Studies were carried out in shrubby-sphagnum pine forests on boggy upland peat soils in the mouth of the Northern Dvina River. Trees with primary apophysis variations (forms) of seed scales were identified on the sample plots. Samples of 1, 2 and 3-year-old needles were taken in order to determine biochemical traits in 10 trees of each pine form isolated by type of apophysis, in different calendar periods (from May to December, 2016). The content of free proline, water-soluble proteins, and ascorbic acid was determined in the needles by the spectrophotometric method. Wood cores were sampled from 52 trees at a height of 1.3 m and width of the annual layer was determined in each selected form. Relative dendrochronological parameters were calculated along with the absolute value of radial growth. Meteorological parameters at the study sites (air temperature and precipitation) were determined from data of the Arkhangelsk Weather Station. The studies show the similarities and differences of trees of various forms in the seasonal dynamics of stress metabolites content in needles of different ages in relation to meteorological factors and phenological phases of pine vegetative organs in the Northern Dvina mouth. Trees with flat form of apophysis inherent more intensive accumulation of ascorbic acid and proline in 2-year-old needles in late October. This indicates increased activation of their protective reactions before overwintering compared to trees with convex form of apophysis. Patterns of variability in cambial growth of trees of different forms in time series were found. It was observed that trees with flat form of apophysis are more strongly affected by maladaptive (stressful) environmental factors. For citation: Tarkhanov S.N., Pinaevskaya E.A., Aganina Yu.E. Features of Adaptation of Different Forms of Scots Pine under Conditions of Prolonged Excessive Soil Moistening. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 2, pp. 30–44. DOI: 10.37482/0536- 1036-2021-2-30-44 Funding: These studies were performed as part of the state assignment of the N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (project No. 0409-2019-0039, state registration No. аааа-а18-118011690221-0).

В статье рассмотрены результаты палинологического анализа разреза болота Главное (Ленинский район Тульской обл.), лежащего в пределах засечной черты в зоне широколиственных лесов. Показано, что за период 850 лет, который отражен в отложениях разреза, окружающая болото растительность имела, в основном, лесной характер. Снижение сельскохозяйственной активности в результате нашествий с юга в XIII–XV вв. не отмечено. Изменения регионального масштаба, по-видимому, нивелируются «фильтрующим эффектом» леса, тогда как локальные изменения растительности, индицируемые значительным увеличением роли таксонов – антропогенных индикаторов, хорошо прослеживаются в диаграмме в течение последних примерно 200 лет. Локальный характер изменений подтверждается изменением зольности торфа, возрастающей в верхней части диаграммы в результате эрозии прилегающих сельскохозяйственных земель и возрастающего пылеаэрозольного загрязнения атмосферы предприятиями г. Тула. Таким образом, небольшие лесные болота могут служить хорошим источником данных об изменениях локальной растительности ближайшего окружения. Особенно четко прослеживается максимум сельскохозяйственного освоения территории и обезлесения.

Сделан анализ четырехлетней динамики количественных показателей (скорость аккумуляции пыльцы – PAR) современных спорово-пыльцевых спектров в зависимости от температурных особенностей вегетационного сезона. Данные спорово-пыльцевого анализа и фенологические наблюдения показывают, что пыльцевая продуктивность основных лесообразующих пород европейской части России (Betula, Pinus, Picea, Alnus, Ulmus, Fraxinus, Quercus, Acer) положительно связана со средними температурами июля вегетационного сезона, предшествующего цветению, что наиболее наглядно проявилось в условиях экстремально жаркого лета 2010 г. Пыльцевая продуктивность травянистых анемофилов определяется летними температурами либо текущего сезона (Artemisia, Chenopodiaceae и Ambrosia), либо предыдущего (Poaceae и Urtica).

Особенности ростовых процессов деревьев Picea abies изучались в 2001–2006 годах в городе (урбанизированная среда) и пригородных лесах (примыкающие к границам города, рекреационное воздействие). В качестве контроля выступали ненарушенные древостои, расположенные в 5 км южнее г. Петрозаводска (леса зеленой зоны). Объектами исследований в пригородных лесах и лесах зеленой зоны являлись чистые по составу, приспевающие (70–90 лет) сообщества ельника кисличного, черничного, приручейного и травяного. Фенологические наблюдения проводились через каждые 3 сут. Фенофаза считалась наступившей, если она отмечалась не менее чем у 30 % побегов всех особей учетных деревьев тех или иных условий произрастания. Исследования установили, что последовательность в прохождении фенофаз P. abies в условиях урбанизированной среды и в ненарушенных древостоях не различается. При этом обнаружено, что изменчивость фенодат по годам в условиях городской среды в 1,5–1,8 раза больше, чем в пригородных лесах. Наибольшая стабильность наступления фенофаз характерна для P. abies в лесах зеленой зоны. Сроки наступления почти всех фенофаз P. abies в разных условиях произрастания в значительной мере зависят от текущего температурного режима воздуха, а также температуры воздуха в течение нескольких суток, предшествующих началу той или иной фенофазы. В лесах зеленой зоны и пригородных лесах сроки начала и окончания формирования вегетативных органов у деревьев P. abies существенно не различаются.

Представлены результаты изучения динамики радиального роста ели, произрастающей в центральной части Беломорско-Кулойского плато вблизи потенциального источника техногенного воздействия – карьерной разработки кимберлитовых трубок на алмазном месторождении им. М.В. Ломоносова. Керны для дендрохронологического анализа были взяты с 6 опытных участков, находящихся на разном расстоянии от действующего карьера. Изменчивость годичных радиальных приростов у ели на всех участках варьировала от средней до высокой и очень высокой. У деревьев ели фиксировалась разная длительность циклов депрессий и экспрессий. На одном и том же участке динамика норм прироста у разных деревьев могла не совпадать или быть схожей в проявлениях цикличности в отдельные периоды жизни деревьев. В большинстве случаев минимальные и максимальные экстремумы наблюдались вблизи значений общеизвестных циклов солнечной активности. Между продолжительностью и повторяемостью циклов выявлена высокая обратная связь. На всех опытных участках отмечено уменьшение амплитуды радиальных приростов, начиная с 2000 г., а затем, в еще большей степени, с 2010 по 2019 г. В последние 10–20 лет в олиготрофных местообитаниях вблизи карьера у деревьев ели установлено увеличение ширины годичных колец: у 50 % исследуемых растений на данных участках отмечался выраженный подъем радиальных приростов; высокой синхронностью динамики годичных слоев отличались деревья наиболее удаленного участка. Одновременно с этим выявлено снижение максимальных значений радиальных приростов по отношению ко всему ряду наблюдений и уменьшение амплитуды приростов, возросла повторяемость относительных индексов прироста ниже нормальных значений. Можно предположить, что изменение тренда радиального роста у ели в олиготрофных местообитаниях в значительной степени обусловлено формированием депрессионной воронки и связанным с этим общим понижением уровня грунтовых вод

В статье приведены сведения о видовом составе мхов, произрастающих в условиях лесного массива естественного происхождения. Территория соснового бора, являющаяся частью городских лесов г. Кемерово, – уникальный природный объект с высоким рекреационным потенциалом. Составлен перечень мохообразных, который включает 36 видов, принадлежащих к 25 родам и 16 семействам. Для каждого вида приведены сведения с указанием их систематического положения, характера субстрата, распространения по экологическим группам. Результаты исследований свидетельствуют о том, что наибольшее число видов содержат семейства Brachytheciaceae (9), Mniaceae (5), Pylaisiaceae (4), Bryaceae (3), составляющие 58 % от общей бриофлоры исследуемой территории. Самым крупным оказался род Plagiomnum. На территории бора доминировали следующие представители мохообразных: Amblystegium serpens, Brachythecium salebrosum, Plagiomnium cuspidatum, Sanionia uncinata, Sciuro-hypnum oedipodium, Ceratodon purpureus. Выявлено наибольшее число видов эпифитно-эпиксильной группы, которые обитают на стволах деревьев (бузина, береза, яблоня, сосна, черемуха, клен) и валеже, составляющие 86 % от общего состава бриофлоры лесного массива. На изученной территории состав бриофлоры отнесен к типично бореальной зоне. Результаты исследований могут быть использованы при мониторинге природных экосистем.

Целью исследования научного издания являлось изучение эколого-физиологического состояния, особенностей адаптации древесных растений и оценка их средопреобразующего потенциала в урбаноэкосистемах крупного промышленного центра на примере г. Ижевска.

Анализируется реакция древостоев Западного Кавказа на возможное снижение численности доминирующих видов. Результаты показали, что в этом случае в древостоях следует ожидать роста численности сопутствующих видов, расширения ими спектра занятых местообитаний, появления новых видов (компенсационные процессы). Причем в древостоях одних типов можно ожидать существенного роста численности только одного из сопутствующих видов деревьев, преимущественно субдоминанта, в других – двух-трех, в третьих – большинства сопутствующих видов. Данные различия можно объяснить разным соотношением в ценозах видов деревьев с разной жизненной стратегией.