Анализировали стареющие (опадающие) органы (листья/хвоя) следующих растений: ель сибирская (Picea abies ssp. obovata (Ledeb.) Domin), береза пушистая (Betula pubescens Ehrh), брусника обыкновенная (Vaccinium vitis-idaea L.), водяника гермафродитная (Empetrum hermaphroditum Hager.), черника обыкновенная (Vaccinium myrtillus L.), плевроциум Шребера (Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt.), политрихум (Polytrichum spp.), дерен шведский (Chamaepericlymenum suecicum (L.) Aschers. & Graebn. (Cornus suecica L.)), овсик извилистый (Deschampsia flexuosa (L.) Trin.). Установили значительное варьирование химического состава (содержание лигнина, фенольных соединений, танинов, азота и углерода, а также стехиометрические отношения “С/N”, “лигнин/N”, “лигнин/целлюлоза”) среди растений северотаежных лесов на межвидовом уровне. Поступление вторичных метаболитов с опадом зависит от видового состава растительных сообществ и вклада различных видов растений в состав растительного покрова. На внутривидовом уровне (для ели сибирской, произрастающей в различных положениях ландшафта ельников кустарничково-зеленомошных (автоморфный, транзитный и аккумулятивный ландшафты)) определили повышение содержания растворимых танинов (p < 0.05) в хвое ели в автоморфной позиции ландшафта. Изучены некоторые взаимосвязи между вторичными метаболитами, азотом и углеродом в составе стареющих фотосинтезирующих органах доминирующих различных видов растений в северотаежных ельниках кустарничково-зеленомошных
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Биология
Вторичные метаболиты, в том числе фенольные соединения вносят значительный вклад во взаимодействие растений с окружающей средой (Cheynier et al., 2013). Ранее мы установили, что микромозаика растительности в лесных биогеоценозах определяет пространственную гетерогенность состава верхних органогенных горизонтов почв, формирующихся из опада доминирующих растений разного качества. Поступления элементов питания (С, N) и вторичных метаболитов (фенольных соединений, танинов и лигнина) с опадом зависит от видового состава растительных сообществ и вклада различных видов растений в состав растительного покрова (Артемкина и др., 2018а, 2018б; Шевченко и др., 2019; He et al., 2019; Rosenfield et al., 2020).
Список литературы
1. Артемкина Н.А., Орлова М.А., Лукина Н.В. Микромозаика растительности и вариабельность химического состава L-горизонтов подстилки северотаежных ельников кустарничково-зеленомошных // Лесоведение. 2018а. № 2. С. 97–106. X. DOI: 10.7868/S002411481802002 EDN: DICMGF
2. Артемкина Н.А., Лукина Н.В., Орлова М.А. Пространственное варьирование содержания вторичных метаболитов, углерода и азота в подстилках северотаежных ельников // Лесоведение. 2018б. № 1. С. 37–47. DOI: 10.7868/S0024114818010035 EDN: YMNLTX
3. Колмогорова Е.Ю., Уфимцев В.И. Некоторые особенности химического состава опада сосны обыкновенной, произрастающей в условиях породного отвала // Успехи современного естествознания. 2018. № 11-2. С. 267-272. EDN: YQOMFV
4. Ларионова А.А., Квиткина А.К., Быховец С.С., Лопес де Гереню В.О., Колягин Ю.Г., Каганов В.В. Влияние азота на минерализацию и гумификацию лесных опадов в модельном эксперименте // Лесоведение. 2017. № 2. С. 128–139. EDN: YLIUCJ
5. Лебедев В.Г., Шестибратов К.А. Генная инженерия биосинтеза лигнина в деревьях: компромисс между свойствами древесины и жизнеспособностью растений // Физиология растений. 2021. Т. 68. № 4. С. 339–355. EDN: WGGQUB
6. Лебедев В.М., Лебедев Е.В. Вопросы аллелопатии в лесных фитоценозах – состояние и перспективы // Агрохимия. 2015. № 4. С. 85–91. EDN: TOAKAL
7. Манаков К.Н., Никонов В.В. Биологический круговорот минеральных элементов и почвообразование в ельниках Крайнего Севера. Л.: Наука, 1981. 196 с.
8. Шевченко Н.Е., Кузнецова А.И., Тебенькова Д.Н., Смирнов В.Э., Гераськина А.П., Горнов А.В., Грабенко Е.А., Тихонова Е.В., Лукина Н.В. Сукцессионная динамика растительности и запасы почвенного углерода в хвойно-широколиственных лесах Северо-Западного Кавказa // Лесоведение. 2019. № 3. С. 163–176. DOI: 10.1134/S0024114819030082 EDN: ZFWGKD
9. Aerts R., van Bodegom P.M., Cornelissen J.H.C. Litter stoichiometric traits of plant species of high-latitude ecosystems show high responsiveness to global change without causing strong variation in litter decomposition // New Phytologist. 2012. V. 196. P. 181–188. x. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2012.04256 EDN: RKGJDT
10. Berg B. Foliar Litter Decomposition: A Conceptual Model with Focus on Pine (Pinus) Litter – A Genus with Global Distribution // ISRN Forestry. 2014. V. 2014. P. 1–22. DOI: 10.1155/2014/838169
11. Berg B. Litter decomposition and organic matter turnover in northern forest soils // Forest Ecology and Management. 2000. V. 133. P. 13–22. EDN: AHUAED
12. Cheynier V., Comte G., Davies K.M., Lattanzio V., Martens S. Plant phenolics: Recent advances on their biosynthesis, genetics, and ecophysiology // Plant Physiology and Biochemistry. 2013. V. 72. P. 1–20. EDN: SSVWEL
13. Cornwell W.K., Cornelissen J.H.C., Amatangelo K., Dorrepaal E., Eviner V.T., Godoy O., Hobbie S.E., Hoorens B., Kurokawa H., Perez–Harguindeguy N. et al. 2008. Plant species traits are the predominant control on litter decomposition rates within biomes worldwide // Ecology Letters. 2008. V. 11. № 10. P. 1065–1071. EDN: LLJZCB
14. Fortunel C., Garnier E., Joffre R., Kazakou E., Quested H., Grigulis K., Lavorel S., Ansquer P., Castro H., Cruz P., Doleżal J., Eriksson O., Freitas H., Golodets C., Jouany C., Kigel J., Kleyer M., Lehsten V., Lepš J., Meier T., Pakeman R., Papadimitriou M., Papanastasis V. P., Quetier F., Robson M., Sternberg M., Theau J.-P., Thebault A., Zarovali M. Leaf traits capture the effects of land use changes and climate on litter decomposability of grasslands across Europe // Ecology. 2009. V. 90. № 3. P. 598–611. EDN: MHGAQN
15. He M., Zhao R., Tian Q., Huang L., Wang X., Liu F. Predominant effects of litter chemistry on lignin degradation in the early stage of leaf litter decomposition // Plant and Soil. 2019. V. 442. P. 453–469. DOI: 10.1007/s11104-019-04207-6 EDN: FBGSVB
16. Kanerva S., Kitunen V., Loponen J., Smolander A. Phenolic compounds and terpenes in soil organic horizon layers under silver birch, Norway spruce and Scots pine // Biology and Fertility of Soils. 2008. V. 44. P. 547–556. EDN: MAPFQB
17. Kivimäenpää M., Riikonen J., Sutinen S., Holopainen T. Cell structural changes in the mesophyll of Norway spruce needles by elevated ozone and elevated temperature in open-field exposure during cold acclimation // Tree Physiology. 2014. V. 34. № 4. P. 389–403. EDN: SSPCSD
18. Osono T., Takeda H. Accumulation and release of nitrogen and phosphorus in relation to lignin decomposition in leaf litter of 14 tree species // Ecological Research. 2004. V. 19. № 6. P. 593–602.
19. Ossipova S., Ossipov V., Haukioja E., Loponen J., Pihlaja K. Proanthocyanidins of mountain birch leaves: quantification and properties // Phytochemical Analysis. 2001. V. 12. № 2. P. 128–133. EDN: LGNCHP
20. Parton W., Silver W.L., Burke I.C., Grassens L., Harmon M.E., Currie W.S., King J.Y., Adair E.C., Brandt L.A., Hart S.C., et al. Global-scale similarities in nitrogen release patterns during long-term decomposition // Science. 2007. V. 315. P. 361–364. https://www.jstor.org/stable/20035252.
21. Rosenfield M.V., Keller J.K., Clausen C., Cyphers K., Funk J.L. Leaf traits can be used to predict rates of litter decomposition // Oikos. 2020. V. 129. P. 1589–1596. DOI: 10.1111/oik.06470 EDN: GUTTLJ
22. Rowland A.P., Roberts J.D. Lignin and cellulose fractionation in decomposition studies using acid-detergent fibre methods // Communications in Soil Science and Plant Analysis. 1994. V. 25. № 3–4. P. 269–277.
23. Wardle D.A., Nilsson M.-C., Zackrisson O., Gallet C. Determinants of litter mixing effects in a Swedish boreal forest // Soil Biology and Biochemistry. 2003. V. 35. P. 827–835. EDN: BDHQPV
Выпуск
Другие статьи выпуска
Оценили влияние высоких плотностей заселения тополевой моли-пестрянки (Phyllonorycter populifoliella (Treitschke, 1833) (Lepidoptera, Gracillariidae)) в хроническом очаге минера на радиальный прирост его кормового растения – тополя бальзамического (Populus balsamifera L.). Работу провели в 2018 г. в г. Ижевске. Показано достоверное негативное влияние высоких плотностей минера на продуктивность дерева-хозяина. Результаты исследования позволяют отнести Ph. populifoliella к группе экономически значимых филлофагов тополя и свидетельствуют о необходимости ведения мониторинга состоянием ее популяций
Искусственное лесоразведение особенно актуально для сухостепных районов, где леса выполняют комплексную почвозащитную, климатообразующую, лечебно-оздоровительную и эстетическую функции. Поэтому в 1975–1978 гг. в Ширинской сухой степи республики Хакасия на базе Института леса им. Сукачева были созданы экспериментальные искусственные поливидовые насаждения древесных и кустарниковых видов. Исследования проводились в десяти биодендрогруппах (БДГ) Ширинской степи. Для сравнения взят участок целинного естественного степного фитоценоза, находящийся в непосредственной близости. Целью данных исследований стало изучение влияния древесной и кустарниковой растительности на изменение эдафических условий, сукцессию напочвенного покрова и изменение режима функционирования почв. Максимальное положительное влияние на функциональную активность биогенных показателей оказывают БДГ с эдификаторными хвойными видами, под кронами которых развиваются соподчиненные, хорошо облиственные кустарники. Искусственные лесные насаждения способствуют образованию подстилки и увеличению доли микромицетов в почве. Установлена корреляционная зависимость между абиотическими факторами, особенно освещенностью, и нарастанием наземной травянистой фитомассы. Изменение эколого-фитоценотических факторов способствует увеличению биологического разнообразия за счет оптимизации запасов и структуры фитомассы, появлению новых видов травянистой растительности. В условиях сухой степи формируются экологически устойчивые искусственные лесные биоценозы
Актуальность исследований, проведенных в пойменных экотопах заповедника “Большая Кокшага” (Россия, Республика Марий Эл), обусловлена необходимостью познания закономерностей формирования свойств лесных подстилок, являющихся чутким интегральным индикатором состояния биогеоценозов. В работе, проведенной на 23 пробных площадях, расположенных в разных частях поймы, оценена, кроме основных физико-химических показателей, масса подстилки, ее фракционный состав и сезонная динамика, а также запасы углерода в ней. Установлено, что масса подстилки на объектах исследования снижалась за вегетационный период от 20 до 33% ее величины в конце мая. Основная потеря ее массы отмечалась в первой половине лета. Вариабельность физико-химических параметров подстилки, особенно ее кислотности, степени насыщенности основаниями, содержания обменного кальция, а также подвижных соединений фосфора и калия, обусловлена в основном особенностями экотопов, а их сезонные изменения оказались статистически незначимыми. Определено, что наибольшие различия между экотопами отмечаются по массе подстилки и запасам в ней углерода. Содержание подвижного калия и обменного кальция наиболее велико в подстилке биотопов центральной части поймы, а золы и подвижного фосфора – прирусловой зоны. Менее всего различаются между собой экотопы по кислотности подстилок и степени насыщенности основаниями. Показано, что масса и запас углерода в подстилке в пойменных лесах значительно ниже, чем в приводораздельных насаждениях, что связано с ее частичным выносом во время половодья, наиболее сильно выраженным в прирусловых экотопах. У подстилок в пойменных экотопах, по сравнению с приводораздельными, значительно ниже также значения кислотности, зольности, суммы обменных оснований и содержание подвижного калия. Они превосходят подстилки сосняков лишайниковых и мшистых лишь по содержанию подвижного фосфора
Болотные и заболоченные территории лесопокрытых площадей и открытых болот принимают совместное участие в глобальном цикле углерода. Им принадлежит важная роль в депонировании парниковых газов. В этой статье проанализирована многолетняя динамика концентрации парниковых газов СО2 и СН 4 в торфяной залежи и их эмиссия на естественном и мелиорируемом олиготрофном болоте в южнотаежной зоне Западной Сибири. Показано, что значительная роль в динамике концентрации СО2 и СН 4 в торфяной залежи принадлежит погодным условиям каждого месяца теплого периода, ботаническому составу, активности биохимических процессов, структуре и физико-механическим свойствам торфяной залежи. Выявлена внутризалежная, пространственная и временная динамика показателей концентрации парниковых газов. Доказано, что существуют многокомпонентные зависимости концентрации СО2 и СН 4 от параметров внешних и внутризалежных условий. Определены параметры концентрации в торфяной залежи олиготрофного болота на малом заболоченном водосборе реки Ключ: экстремальные концентрации СО2 составили 0.002–3.64 ммоль/дм 3, СН4 – 0.003–2.03 ммоль/дм3; значения удельных потоков варьировали по СО2 в пределах от /–22.2/ до 157.8 мг С/(м2 ч), удельные потоки СН4 были равны в экстремальных величинах /–3.0/ – 5.3 мг С/(м2 ч), потоки за теплый период по СО 2 составили 20–110 г С/(м 2 год), по СН4 – 0.8–3.7 С/(м2 год). На объекте лесомелиорации выявлено незначительное увеличение активности удельных потоков СO 2 по сравнению с естественным болотом при близких концентрациях парниковых газов в торфяной залежи. Показано, что в условиях отсутствия эксплуатации осушительной системы наблюдается процесс повторного заболачивания. Из-за огромных площадей болот на Западно-Сибирской равнине и агрессивного характера процесса заболачивания предполагается проведение на территории ее таежной зоны умеренной и выборочной лесомелиорации
В статье проанализированы современные тенденции рационального использования быстрорастущих кустарниковых ив. Ива трехтычинковая (Salix triandra L.) рассматривается как источник прута для плетения, а также как вид, выполняющий важные экосистемные функции. Цель исследования – выявить влияние неравномерного распределения осадков на рост и развитие побегов ивы трехтычинковой. Тест-объект – генетически выровненная модельная инбредно-клоновая популяция ивы трехтычинковой. Материал – однолетние саженцы, выращенные из неукорененных черенков. Изучена динамика развития побегов в четырех клонах ивы трехтычинковой в два разных года с избыточным увлажнением. Второй год наблюдений отличался от предыдущего избытком осадков в период укоренения черенков. В условиях эксперимента максимальная длина годичных побегов составила 210– 220 см, независимо от года наблюдений. Установлена цикличность изменения суточного прироста побегов. Полный сезонный цикл развития годичных побегов включает четыре многодневных цикла. Второй и третий многодневные циклы характеризуются наибольшим суточным приростом побегов в первой половине лета. Максимальный суточный прирост побегов в оба года наблюдений составил 4.1–4.9 см/сут в начале лета. Весенний и позднелетний суточный прирост на большинстве побегов не превысил 2.3–2.7 см/сут. На второй год наблюдений позднелетний суточный прирост (в среднем 1.9 см/сут) был немного выше, чем в первый год (в среднем 1.6 см/сут). Выявлена синхронизация развития побегов в начале лета, независимо от года наблюдений и от фактора клона. Избыточное увлажнение в период укоренения черенков приводит к смещению пиковых значений суточных приростов на более поздние сроки. На фоне неравномерного распределения осадков выявлено влияние фактора клона на сезонную динамику суточного прироста. При изучении роста и развития побегов в клонах ивы трехтычинковой необходимо учитывать неравномерность распределения осадков в первой половине вегетационного периода
В Бокситогорском районе Ленинградской области изучено влияние параметров фитоценоза (сомкнутость крон, высота, густота травостоя, проективное покрытие мхов) и биотопа (освещенность, кислотность, влажность и богатство почв) на морфометрические параметры и жизненность сеянцев ели европейской (Picea abies (L.) H. Karst.) с ОКС (открытой корневой системой) и ЗКС (закрытой корневой системой) в фазе приживания в контрастных условиях выращивания: под пологом разреженной осины, оставленной на вырубках и на открытых пространствах, вне влияния крон деревьев. Статистически доказано положительное влияние подпологового выращивания на сохранность и жизненность сеянцев обоих типов, при этом сеянцы с ЗКС обладают наилучшими показателями жизненности и приростом по главной оси. Однако высота и густота травянистого яруса в данных условиях отрицательно влияет на ветвление сеянцев. В отличие от подпологовых условий, на открытой территории состояние сеянцев больше подвержено влиянию абиотических факторов. В данных условиях обнаружена тесная положительная корреляция между жизненностью сеянцев с ОКС и основными параметрами почв (влажностью, кислотностью и обеспеченностью азотом). В силу лучшей освещенности на лишенных полога делянках сеянцы с ОКС имеют стабильно большие показатели прироста по главной оси. В данных условиях травяной покров на стадии приживания ели оказывает скорее защитное действие, поддерживая более оптимальный режим увлажнения и притеняя сеянцы. Обоснована целесообразность применения культур с ЗКС на открытых пространствах, поскольку они меньше подвержены негативному влиянию факторов
Исследовалось влияние температуры и осадков на изменение радиального прироста древесины тополя берлинского (Populus × berolinensis Dipp.) и липы мелколистной (Tilia cordata Mill.) в Санкт-Петербурге. Керны отобраны со старых деревьев в парке Лесотехнического университета, в Палевском сквере, в г. Пушкине (тополь) и в Московском парке Победы (липа). Для исключения влияния фактора возраста образца на изменение ширины его годичных колец были использованы общепринятые методы детрендинга, расчеты проводились в программном обеспечении Arstan. Колебания осадков и температуры зимнего периода значимо не влияют на рост тополя и липы в Санкт-Петербурге. Летние осадки оказывают положительное, но не определяющее воздействие, в некоторых случаях радиальный прирост древесины увеличивается с ростом количества осадков. Температура не оказывает значимого воздействия на стандартизированные (очищенные от влияния возраста) показатели прироста. Нестандартизированные средние значения прироста при увеличении температуры в июле–сентябре достоверно снижаются. Воздействие температуры и осадков, по-видимому, проявляется опосредованно, усугубляя или сглаживая воздействие других факторов, в особенности фактора загрязнения воздуха. Воздействие загрязняющих веществ усиливается при повышении температуры в конце вегетационного сезона, т. к. происходит их накопление на поверхности листьев. Осадки смывают загрязняющие вещества, снижая интенсивность влияния загрязнения. Снижение прироста во второй половине 1990-х гг. у тополя при отсутствии такового у липы объясняется последствиями продолжительной вспышки массового размножения тополёвой моли – пестрянки (Phyllonorycter populifoliella) в 1991–1999 гг. Высказанные предположения требуют дополнительных исследований, в частности определения уровня загрязнения листьев в течение вегетационного сезона и учета воздействия других факторов
Настоящая работа посвящена анализу характера связей между радиальным приростом деревьев и спутниковыми данными. Проведенные расчеты показали, что связи между данными спутникового зондирования и величинами первых разностей ширин годичных колец существуют, однако степень выраженности этих связей зависит от однородности процессов радиального роста деревьев в насаждении. Чем менее синхронны во времени ряды первых разностей ширин годичных колец (ПР ШГК) деревьев, тем слабее оказываются связи дистанционных данных и радиального прироста. Еще одним фактором, влияющим на характер связей данных спутникового зондирования и радиального прироста, являются повреждения деревьев. Таким образом, слабость или отсутствие связей между спутниковыми и наземными данными может наблюдаться и причина этого – неоднородность во времени процессов роста у различных деревьев в насаждении
Издательство
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 117997, Российская Федерация, г. Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14
- Юр. адрес
- 117997, Российская Федерация, г. Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14
- ФИО
- Лукина Наталья Васильевна (Директор)
- E-mail адрес
- cepfras@cepl.rssi.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 7430016
- Сайт
- http:/cepl.rssi.ru