Некоторые физиологические индикаторы устойчивости древесных растений в аридных условиях пустыни Мангистау

Целью настоящего исследования являлось выявление возможности использования физиологических показателей роста и развития древесных растений в качестве маркеров их толерантности к засушливым условиям пустынной зоны Мангистау. С применением общепринятых репрезентативных методов для 21 вида деревьев и кустарников проводилось изучение сезонной динамики интенсивности транспирации и оводненности листьев, концентрации хлорофилла и жаростойкости. По величинам транспирационного расхода влаги выделены три группы интродуцентов: слаботранспирирующие (< 250 мг/г веса сырых листьев в час), среднетранспирирующие (250-500) и высокотранспирирующие (> 500). Установлена тесная корреляционная связь интенсивности транспирации с оводненностью листьев древесных растений (r = 0,79). Влажность почвы предопределяет от 11,6 до 43,6 % изменений транспирационного расхода (r = 0,34-0,66). Достоверной при 5 % уровне значимости является теснота связи интенсивности транспирации с относительной влажностью (r = –0,59) и температурой воздуха (r = 0,46). С величиной освещенности она сопряжена статистически недостоверно (r = 0,19). Сезонная динамика интенсивности транспирации у большинства интродуцентов выглядит в виде одновершинной кривой с максимумом в июне. Для дневного хода изменений транспирации выделены три типа ритмов: «нарастающий» (от утренних часов к вечерним), «падающий» (от утренних часов к вечерним) и «переменный» (с максимумом в полдень). Интенсивность транспирационного процесса из-за значительной вариабельности и многофакторности нельзя причислить к числу критериев резистентности древесных растений. Однако при этом выявлена заметная связь биологической устойчивости интродуцентов с коэффициентом вариации интенсивности транспирации. С повышением его значений обычно возрастает толерантность растений к засушливым условиям среды обитания, благодаря их повышенной способности к саморегулированию водного обмена. Для сезонного хода содержания хлорофилла характерна двухвершинная кривая с максимумами в июне и сентябре. У наиболее адаптивных видов (вяз приземистый, лох остроплодный) его концентрация в меньшей степени подвержена сезонным колебаниям. По полученным материалам исследований, содержание хлорофилла пока нельзя признать достоверным показателем устойчивости растений, так как оно сильно зависит от биоэкологических свойств интродуцентов, особенно в неблагоприятных условиях пустыни Мангистау. По жаростойкости растения ранжированы на три группы: «низкая» (50 °С) — 3 вида; «средняя» (60 °С) — 8; и «высокая» (70 °С) — 3 таксона. Как генетически закрепленный биоэкологический показатель, слабо подверженный внутривидовым изменениям, он вполне может быть использован в качестве диагностического признака интродукционной ценности растений в аридных условиях.

1. Сафронова И. Н. Пустыни Мангышлака (Очерк растительности): монография. СПб.: Труды Ботанического института им. В. Л. Комарова РАН. 1996;18:212.

2. Пнева А. А. Опыт озеленения города Шевченко: Проблемы мелиорации почв, озеленения и сельскохозяйственного освоения Мангышлака. Алма-Ата, 1976:92-97.

3. Боровский В. М., Джамалбеков Е. У. Пустыни Мангышлака и проблемы их освоения. Алма-Ата: Кайнар, 1983, 62 с.

4. Иманбаева А. А., Белозеров И. Ф., Копбаева Г. Б., Ескендиров Ф. А. Оценка эффективности использования коллекционного генофонда МЭБС в зеленом строительстве г. Актау с применением компьютерной программы «PLANT-EST-KZ»: Теоретические и прикладные аспекты интродукции растений, сохранения биоразнообразия и рационального использования биоресурсов в аридных условиях: материалы Межд. науч.-практич. конф., посв. 45-летию Мангышлакского экспериментального ботанического сада (28-30 июня 2017 года). Актау, 2017:272-278.

5. Mayer H. Waldbau auf naturgeschichtliher Grundlage. Berlin: Parey, 1909, 319 p.

6. Русанов Ф. Н. Метод родовых комплексов в интродукции растений и его дальнейшее развитие. Бюлл. ГБС АН СССР. 1971;81:15-20.

7. Культиасов М. В. Эколого-исторический метод в интродукции растений, Бюлл. Гл. бот. сада. 1953;53:24-39.

8. Кормилицын А. М. Генетические родства флор как основа подбора древесных растений для их интродукции и селекции: Селекция косточковых и субтропических плодовых, декоративных древесных, цветочных и эфирно-масличных культур: Тр. Гос. ордена тр. Красного знамени Никитского ботан. сада. Симферополь, 1969;11:145-164.

9. Кормилицын А. М. Методические рекомендации по подбору деревьев и кустарников для интродукции на юге СССР. Ялта: Гос. Никитский ботанический сад, 1977, 29 с.

10. Вавилов Н. И. Ботанико-географические основы селекции: Избр. произведения. Л.: Наука. 1967;1:343-404.

11. Петухова И. П. Эколого-физиологические основы интродукции древесных растений. М.: Наука, 1981, 124 с.

12. Байтулин И. О., Проскуряков М. А., Чекалин С. В. Системно-экологический подход к интродукции растений в Казахстане. Ч. 2. Алма-Ата, 1992, 198 с.

13. Лапин П. И., Сиднева С. В. Оценка перспективности интродукции древесных растений по данным визуальных наблюдений, Опыт интродукции древесных растений. ГБС АН СССР: Наука, 1973:7-80.

14. Лапин П. И. Интродукция древесных растений в средней полосе европейской части СССР (научные основы, методы и результаты). Л., 1974, 137 с.

15. Проскуряков М. А., Рубаник В. Г. Опыт и перспективы прогнозирования результатов интродукции древесных растений в Казахстане, Бюлл. Гл. ботан. сада. М.: Наука, 1986;139:55-58.

16. Головкин Б. Н. К вопросу об интродукционном районировании, Бюлл. Гл. ботан. сада. М.: Наука. 1986;139:3-6.

17. Любимов В. Б. Экологические основы теории и практики интродукции деревьев и кустарников в аридные регионы: дис. ... д. б. наук. Воронеж, 2002, 496 с.

18. Belozerov I. F., Imanbayeva A. A. Transpiration of Woody Plants in the Desert Zone of Mangistau, Vegetos: An International Journal of Plant Research, 2017;30(2):41-48. DOI: 10.4172/2229-4473.1000244.

19. Толембетова А. К., Иманбаева А. А., Белозеров И. Ф., Гасанова Г. Г. О возможности диагностики сроков полива древесных растений по оводненности листьев в условиях Мангистау: Теоретические и прикладные аспекты интродукции растений, сохранения биоразнообразия и рационального использования биоресурсов в аридных условиях: материалы Межд. науч.-практич. конф. посв. 45-летию Мангышлакского экспериментального ботанического сада, 28-30 июня, 2017. Актау, 2017:367-373.

20. Иванов Л. А., Силина А. А., Цельникер Ю. Л. О транспирации полезащитных пород в условиях Деркульской степи. Ботанический журнал, 1952;37(2):113-138.

21. Плотникова В. И., Живухина Е. А. Практикум по физиологии растений. М.: Издательский центр «Академия», 2001, 144 с.

22. Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990, 352 с.

23. Бихеле З. Н., Молдау Х. А., Росс Ю. К. Математическое моделирование транспирации и фотосинтеза при недостатке почвенной влаги. Л.: Гидрометеоиздат, 1980, 224 с.

24. Цельникер Ю. Л. О водном режиме лесных насаждений в первые годы жизни. Труды института леса, 1958;41:87-95.

25. Силина А. А. О транспирации древесных пород Телермановского лесничества. Физиология растений, 1955;2(4):38-44.

26. Смирнов И. А. Озеленение и лесомелиорация в засушливой зоне. Алма-Ата: Кайнар, 1977, 152 с.

27. Краевой С. Я. Эколого-физиологические основы защитного лесоразведения в полупустыне. М.: Наука, 1970, 240 с.

28. Судницын И. И. Движение почвенной влаги и водопотребление растений. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979, 255 с.

29. Алексеенко Л. Н. Особенности древнего и сезонного хода интенсивности транспирации луговых растений, Ботанический журнал, 1975;60(12):1740-1749.

30. Хашес Ц. М. К физиологии древнего ритма транспирации древесных растений. Экология, 1971;6:82-90.

31. Parent B., Ture O., Gibon Y., Stitt M., Taedieu F. Modeling temperature-compensated physiological rates, based on the coordination of responses to temperature of developmental processes, J. Exp. Bot., 2010;61:2057-2069.

32. Ганн Л. П., Колов О. В. К особенности водообмена скороплодных и обыкновенных форм ореха грецкого, Водный обмен в основных типах растительности СССР. 1975:116-121.

33. Гордеева Т. К. Интенсивность транспирации растений в комлексной полупустыне междуречья Волга-Урал, Ботанический журнал. 1952;37(4):526-531.

34. Гулидова И. В. О транспирации древесных и кустарниковых пород в подзоне южных черноземов: Труды института леса, М., 1955;27:111-128.

35. Крамер П. Д., Козловский Т. Т. Физиология древесных растений. М.: Лесная промышленность, 1983, 464 с.

36. Хлебникова Н. А., Маркова М. И. Транспирация молодых древесных растений в условиях Прикаспийской низменности: Труды института леса, М., 1955;27:73-91.

37. Цельникер Ю. Л. О показателях водного режима листьев древесных пород степной зоны. Труды института леса. М., 1958;41:36-54.

38. Ghannoum O. C4 photosynthesis and water stress, Ann. Bot., 2009;103:635-644.

39. Генкель П. А. Физиология жаро- и засухоустойчивости растений. М.: Наука, 1982:10-219.

40. Максимов Н. А. Избранные работы по засухоустойчивости и зимоустойчивости растений. М.: Сельхозгиз, 1952;1 576 с.

41. Kalituho L. N., Pshybytko N. L., Kabashnikova L. F., Jahns P. Photosynthetic Apparatus and High Temperature: Role of Light, Bulg. J. Plant Physiol., 2003:281-289.

42. Chaves M. M., Flexas J., Pinheiro C. Photosynthesis under drought and salt stress: regulation mechanisms form whole plant to cell, Ann. Bot., 2009;103:551-560.

43. Glibovytska N. I., Karavanovych K. B. Morphological and physiological parameters of woody plants under conditions of environmental oil pollution, Ukrainian journal of ecology, 2018;8(3):322-327.

44. Чернышенко О. В., Румянцев Д. Е., Сарапкина Е. В. Методы повышения устойчивости и жизнестойкости городских древесных растений. Лесной вестник, 2014;5:202-206.

45. Попова А. С., Порубова А. М. Оценка устойчивости древесно-кустарниковых растений в урбанизированной среде: Научно-практическая конференция «Молодежь — науке: образование, экология, традиции». 2016:24-45.

46. Арестова С. В., Арестова Е. А. Оценка адаптации интродуцированных древесно-кустарниковых растений в условиях Саратовского Поволжья: методические рекомендации. Саратов: ФГБНУ «НИИСХ Юго-Востока», 2017, 28 с.

47. Кривокора Л. И. Особенности роста и развития древесных растений в степной зоне (на примере г. Ипатово Ставропольского края). Поволжский экологический журнал. 2011;1:79-86.