Функциональная экология лишайника Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm. в таежной зоне на европейском северо-востоке России

Автор: Головко Т.К., Далькэ И.В., Дымова О.В., Малышев Р.В., Плюснина С.Н., Пыстина Т.Н., Семенова Н.А., Табаленкова Г.Н., Шелякин М.А.

Журнал: Известия Коми научного центра УрО РАН @izvestia-komisc

Рубрика: Биологические науки

Статья в выпуске: 3 (35), 2018 года.

Бесплатный доступ

Изучены показатели жизнедеятельности крупнолистоватого эпифитного лишайника Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm. в условиях таежной зоны на европейском Северо-Востоке России. Выявлены сезонные изменения липидного и пигментного комплексов, температуры замерзания воды в талломах. В полевых и лабораторных условиях исследована зависимость СО2-газообмена от оводненности и освещенности талломов. Показано, что успешная адаптация L. pulmonaria к условиям обитания и сезонным изменениям основных факторов среды в значительной степени обусловлена функциональными свойствами лишайника. Благодаря этому L. pulmonaria довольно широко распространена в таежной зоне Республики Коми, а в старовозрастных осинниках является обычным эпифитным видом. Полученные результаты следует учитывать при разработке мероприятий по охране и мониторингу, прогнозировании состояния популяций лишайника при глобальных климатических изменениях.

Еще

Лишайник, экологическая физиология, со2-газообмен, среда, таежная зона, европейский северо-восток

Короткий адрес: https://sciup.org/149128786

IDR: 149128786   |   УДК: 582.29:581.1(1-924.82)(470.1)   |   DOI: 10.19110/1994-5655-2018-3-23-33

Functional ecology of lichen Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm. in the taiga zone in the European north- east of Russia

The actual information on the functional ecology of the epiphytic large-leaf li- chen Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm., a species protected on the territory of Russia and the Republic of Komi, was obtained. Seasonal changes in the lipid and pigment complexes, as well as temperature of water freezing in thalluses were established for the first time. It was shown that the green pigments fund decreases during winter, and reaches the minimum values in spring due to the oxidative destruction of chlorophylls. The fund of carotenoids is more stable. The ratio of unsaturated and saturated fatty acids increases in winter as compared to summer period. The temperature of the water-ice phase transition in winter is reduced by an average of 2.5 ° C and is about -11 ° C. The dependence of the lichen CO2-gas exchange on water content and lighting was studied in the field and laboratory conditions. It was foundthat hydrated thalluses at optimal light-temperature conditions assimilate CO2 at a rate of 3-6 μmol / m2s. In natural habitats, the intensity of CO2 net absorption in thalluses is highly variable and depends on the degree of dehydration. In the warmand dry period of vegetation, positive gas exchange was registered only in the early morning hours, when the thalluses were saturated with vapors of atmospheric moisture. In general, we can conclude that the lichen symbiosis is a fairly stable superorganismic photosynthesizing system. Successful adaptation of L. pulmonaria to habitat conditions and seasonal changes of the main environmental factors is largely due to the functional properties of the lichen. Thanks to this, the lichen is wide- spread in the taiga forests of various formations, reaching the maximum abundance in the old-growth aspen forests, spruce forests and floodplain tree-like willows. The data obtained should be taken into account when taking measures to protect and monitor L. pulmonaria populations, predict the species status in the conditions of global climate change and disturbed habitats.

Еще

Список литературы Функциональная экология лишайника Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm. в таежной зоне на европейском северо-востоке России

  • Пыстина Т.Н. Лишайники таежных лесов европейского Северо-Востока: подзоны южной и средней тайги. Екатеринбург, 2003. 239 с
  • Пыстина Т.Н., Херманссон Я. Разнообразие лишайников Республики Коми: важнейшие итоги и перспективы дальнейших исследований // Современная ботаника в России: Тр. XIII съезда Русского ботанического общества и конференции «Научные основы охраны и рационального использования растительного покрова Волжского бассейна». В 3-х томах. Тольятти: Кассандра, 2013. Т. 1. С. 205 - 207
  • Красная книга Республики Коми. Сыктывкар, 2009. 791 с
  • Красная книга Российской Федерации (растения и грибы). М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. 885 с
  • Yoschimura I. The Genus Lobaria of Eastern Asia // J. Hatt. Bot. Lab. 1971. № 34. P. 231-264
  • Семенова Н.А., Пыстина Т.Н. Распространение и экология Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm. в южных районах Республики Коми// Актуальные проблемы биологии и экологии: Матер. докл. X молодеж. науч. конф. Ин-та биологии Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар, 2003. С. 195 - 197
  • Büdel B., Scheidegger C. Thallus morphology and anatomy/Lichen Biology// Ed.T.H.NashIII. Camdridge Univ.Press., 2008. P.40 - 68
  • Табаленкова Г.Н., Далькэ И.В., Головко Т.К. Элементный состав некоторых видов лишайников бореальной зоны на европейском Северо-Востоке // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. № 2. С. 221-225
  • Palmqvist K. Carbon economy in lichens //New Phytol., 2000. Vol. 148. № 1. P. 11 - 36
  • Muir P.S., Shirazi A.M., Patrie J. Seasonal growth dynamics in the lichen Lobaria pulmonaria // Briologist. 1997. Vol.100. № 4. P. 458 - 464
  • Coxson D.S., Stevenson S.K. Growth rate responses of Lobaria pulmonaria to canopy structure in even-aged and old-growth cedar- hemlock forests of central-interior British Columbia, Canada // Forest Ecology and Management. 2007. № 242. P. 5 - 16
  • MacKenzie T.D.V., MacDonald T.M., Dubois L.A., Campbell D.A. Seasonal changes in temperature and light drive acclimation of photo-synthetic physiology and macromolecular content in Lobaria pulmonaria // Planta. 2001. Vol. 214. № 1. P. 57 - 66
  • Кейтс М. Техника липидологии. Выделение, анализ и идентификация липидов. М.: Мир, 1975. 322 с
  • Heath R.L., Packer L. Photoperoxidation in isolated chloroplasts // Archives of Biochemistry and Biophysics. 1968. Vol. 125. № 1. P. 189-198
  • Далькэ И.В. Изменение СО2/Н2О-газообмена растений на действие неблагоприятных фак- торов среды с использованием портативной газометрической системы // Инновационные методы и подходы в изучении естественной и антропогенной динамики окружающей среды: материалы Всероссийской научной школы для молодежи (в 3-х частях). Ч. 2. Семинары. (30 ноября-5 декабря 2009 г., г.Киров). Киров: Изд-во ООО «Лобань», 2009. С. 87 - 94
  • Вайнштейн Е.А. Регуляторные механизмы лишайникового симбиоза // Успехи современной биологии. 1990. Т. 109. Вып. 2. С. 311 - 320
  • Scoefield S.C., Campbell D.A., Christiane F., MacKenzie T.B. Changes in macromolecular allocation in nondividing algal symbionts al- low for photosynthetic acclimation in the lichen Lobaria pulmonaria // New Phytologist. 2003. Vol. 159. № 3. P. 709 - 718
  • Головко Т.К., Дымова О.В., Табаленкова Г.Н., Пыстина Т.Н. Фотосинтетические пигменты и азот в талломах лишайников бореальной зоны // Теоретическая и прикладная экология. 2015. № 4. С. 74-80
  • Demmig-Adams B. Carotenoids and protection of plants: role for the xanthophylls zeaxan- tin// Biochim. Biophys. Acta. 1990. № 1020. P. 1 - 24
  • Gruszecki W., Szymanska R., Fiedor L. Carotenoids as photoprotectors // Photosynthetic pigments: chemical structure, biological function and ecology / Eds. T. Golovko et al. Syktyvkar, 2014. P. 161 - 170
  • Яцко Я.Н., Дымова О.В., Головко Т.К. Пигментный комплекс зимне- и вечнозеленых растений в подзоне средней тайги европейского Северо-Востока // Ботанический журнал. 2009. Т. 94. № 12. С. 1812 - 1820
  • Honneger R. Water relations in lichens // Fungi in the Environment / Ed. G.M. Gaad et al. Camb. Univ.Press, 2006. P. 185 - 200
  • Schroeter B., Scheidegger C. Water relations in lichens at subzero temperatures: structural changes and carbon dioxide exchange in the lichen Umbilicaria aprina from continental Antarctica // New Phytologist. 1995. Vol. 131. № 2. P.273 - 275
  • Миронов П.В., Алаутдинова Е.В., Репях С.М. Низкотемпературная устойчивость живых тканей хвойных. Красноярск, 2001. 221 с
  • Бакрадзе Н.Г., Балла Ю.И. О кристаллизации внутриклеточной воды в тканях растений // Биофизика. 1983. Т.28. С. 119 - 121
  • Haranczyk H., Bacior M., Olech M.A. Deep dehydration of Umbilicaria aprina thalli observed by proton NMR and sorption isotherm// Antarctic Science. 2008. Vol. 20. № 6. P.527-535
  • Слонов Л.Х., Слонов Т.Л., Ханов З.М. Эколого-физиологические особенности лишайников горной системы центральной части Северного Кавказа. Нальчик: Эльбрус, 2009. 158 с
  • Bartac M., Solhaug K.A., Vrablicova H., Gaus- laa Y. Curling during desiccation protect the foliose lichen Lobaria pulmonaria against photoinhibition // Oecologia. 2006. Vol. 149. № 4. P. 553 - 560
  • Green T.G.A., Nash III T.N., Lange O.L. Physiological ecology // Lichen biology / Ed. T.N. Nash III. Camb.Univ. Press, 2008. P.153 - 181
  • Пыстина Т.Н., Семенова Н.А. Экологические особенности лишайника Lobaria pulmonaria (Lobariaceae) в Республике Коми // Ботанический журнал, 2009. Т. 94. № 1. С. 48 - 58
Еще