Оценка состояния мужской генеративной сферы сосны крымской в различных экологических условиях города Воронежа

Состояние внешней среды оказывает значимое влияние на генеративную сферу хвойных растений. У сосны обыкновенной установлена четкая взаимосвязь между уровнем загрязнения мест произрастания и запасом питательных веществ в пыльцевых зернах, а также способностью пыльцы прорастать на искусственных питательных средах, наиболее заметная в неблагоприятные для ее развития годы [1]. Выявлено повышение числа аномалий микроспорогенеза в условиях техногенного загрязнения [2]. Несмотря на то, что биология полового процесса у многих видов хвойных достаточно хорошо изучена, данные о норме реакции и особенностях развития мужских генеративных структур при интродукции немногочисленны [3]. Оценка качества пыльцы интродуцентов позволяет судить об их жизненном состоянии и степени акклиматизации к новым условиям произрастания [4].

Целью исследования являлось изучение состояния мужской генеративной системы Pinus nigra subsp. pallasiana Lamb в условиях интродукции под влиянием погодных условий разных лет и техногенного загрязнения места произрастания модельных деревьев.

Объектами исследования служили группы деревьев сосны крымской, произрастающие на трех контрастных по техногенному загрязнению территориях: центральная часть города Воронежа (скверы Кольцовский и Бунина); экспериментально-показательный дендрарий НИИЛГиС (ЭПД); семилукский лесопитомник (коллекционно-маточный дендрарий, КМД).

Фенологические наблюдения проводились по методике Н.Е. Булыгина [5]. Сумма эффективных температур рассчитывалась на основе метеоданных, полученных с сайта «Погода и климат» [6].

Микростробилы собирались перед пылением. Просеянная пыльца хранилась при температуре 4°С над водопоглотителем. Проращивали пыльцу на искусственных питательных средах [7] при стандартной (27°С) [8] и повышенной (35°С) температурах. С помощью микроскопа проводился подсчет количества проросших и непроросших пыльцевых зерен, и определялась жизнеспособность пыльцы. По разнице между процентом пыльцы, проросшей при стандартной и повышенной температуре, оценивался уровень адаптационного потенциала каждого дерева [8].

Климатические условия, на которые пришелся период созревания пыльцы и пыление вида, в разные годы различались. В 2017 году март и апрель были теплее (на 4,7 и 0,3°С, соответственно), а май – холоднее (на 0,9°С) многолетней среднемесячной региональной нормы. В 2018 году март был холодный (на 4,9°С ниже нормы), апрель и май более теплые (выше на 0,6 и 3,3°С, соответственно). В 2019 году все три месяца оказались значимо теплее по сравнению с региональной нормой (на 2,3, 2,0 и 2,2°С для марта, апреля и мая, соответственно). При этом количество осадков соответствовало многолетнюю среднемесячную норме или существенно ее превышало (составляя 101-258% от нее). Исключение составляли май 2017 и апрель 2019 годов, когда объем осадков составил 55 и 84% от нормы, соответственно. В целом, количество влаги в районе исследований в период созревания пыльцы было достаточным.

Согласно фенологическим наблюдениям, набухание почек происходило при накоплении суммы ЭТ (эффективных температур выше +5°С) около 100°С, которое пришлось на середину третьей декады апреля. Распускание мужских генеративных почек происходит при накоплении суммы ЭТ 200°С, в середине первой декады мая. Вылет пыльцы зафиксирован при накоплении суммы ЭТ около 300°С, в середине второй – начале третьей декады мая. Пыление продолжалось в течение 3-5 дней.

В 2017 году жизнеспособность пыльцы всех деревьев сосны крымской при стандартной температуре проращивания (27°С) составила в центре города (сквер Бунина) – 86,9±4,4%, в ЭПД – 88,3±2,8%, в КМД – 83,1±3,9% (рисунок). В Кольцовском сквере сбор пыльцы в 2017 году не проводился.

Рисунок. Влияние температуры культивирования на жизнеспособность пыльцы деревьев сосны крымской из разных мест произрастания в 2017-2019 гг.

При повышенной температуре проращивания (35°С) у деревьев из ЭПД число проросших зерен снизилось в 1,13 раза (до 78,8±2,8%). У деревьев из других мест произрастания статистически значимых различий не наблюдалось.

В 2018 году жизнеспособность пыльцы снизилась незначительно. При стандарт- ной температуре проращивания у деревьев, произрастающих в сквере Бунина, она равнялась 83,8±2,3%, в Кольцовском сквере – 76,6±4,5%, а в экологически чистых условиях ЭПД – 80,7±3,1%. В КМД микростробилы крымских сосен были повреждены вредителями, что привело к преждевременному вылету пыльцы. При повы- шении температуры проращивания деревья из ЭПД демонстрируют снижение количества проросшей пыльцы до 71,2±2,8%, сосны из Кольцовского сквера – до 67,6±2,8%. У дерева из сквера Бунина не отмечается статистически достоверных различий.

В 2019 году микростробилы всех деревьев были в разной степени повреждены вредителями. Для исследования собирались те, которые имели минимальные видимые повреждения. При стандартной температуре проращивания жизнеспособность пыльцы сбора 2019 года высокая, составила в техногенно загрязненных условиях 88,1±3,9 (сквер Бунина) и 83,3±2,8% (Кольцовский сквер). Данный показатель у растений ЭПД несколько выше – 89,2±1,8%, а в КМД равен 87,4±0,5%. Повышение температуры про- нению количества проросшей пыльцы у деревьев из техногенно-загрязненных местопроизрастаний. У растений на экологически благоприятной территории наблюдается статистически достоверное повышение количества проросшей пыльцы: в ЭПД до 95,6±2,3%, в КМД – до 94,2±0,1%. Это говорит о высоком адаптационном потенциале мужской генеративной сферы сосны крымской в 2019 году.

Заключение. Исследование показало, что деревья сосны крымской имеют во все годы исследования высокое качество пыльцы вне зависимости от места произ- растания, степени техногенного загрязнения и метеоусловий года изучения. Более теплая весна, пришедшаяся на период созревания и вылета пыльцы, способствует повышению качества пыльцы, а также уровня ее адаптационного потенциала.

ращивания не привело к заметному изме-