Содержание основных пигментов в хвое ели европейской в различных типах еловых лесов северной подзоны тайги
Автор: Софронов А.А.
Журнал: Форум молодых ученых @forum-nauka
Статья в выпуске: 1-3 (29), 2019 года.
Бесплатный доступ
Рассматривается содержание пигментов в хвое ели европейской в различных типах елового леса в пригородной зоне г. Архангельска.
Ельник, хвоя, пигменты, хлорофилл, каротиноиды
Короткий адрес: https://sciup.org/140284973
IDR: 140284973
Текст научной статьи Содержание основных пигментов в хвое ели европейской в различных типах еловых лесов северной подзоны тайги
В еловом лесу, где можно выделить несколько ярусов, создаются различные условия в формировании кроны деревьев, что приводит к существенным морфологическим и физиологическим отличиям фотосинтетического аппарата древесных растений.
Содержание пигментов в хвое ели европейской разного возраста неодинаково и изменяется на протяжении всего периода ее жизни, что, вероятно, связано с изменением условий роста и жизнедеятельности хвои [2].
Между тем в условиях Севера содержание основных пигментов в хвое древесных растений изучено недостаточно. Это затрудняет разработку мероприятий, направленных на повышение продуктивности леса.
Объектом исследований была ель европейская ( Picea abies (L.) Karst.), возраст которой 110-120 лет, произрастающая в разных типах леса: ельнике-чернично-зеленомошном и ельнике-чернично-осоково-сфагновом, находящихся в 25 км от г. Архангельска в районе учебной базы «Бабонегово» Северного (Арктического) федерального университета. Средний образец хвои отбирался с 20 побегов четырех модельных деревьев, с южной стороны верхней, средней и нижней частей кроны. Для исследования бралась хвоя 1-4 летнего возраста.
Количественный анализ фотосинтетических пигментов хвои проводили в июле и октябре 2016 г. спектрофотометрически на СФ-46 при длинах волн 663, 646 и 470 нм в трех кратной повторности в ацетоновой вытяжке [1].
Статистическая обработка полученных результатов проводилась с помощью программы Microsoft Office Excel 2010г.
В результате проведения опыта были получены следующие результаты (таблица 1, 2). Содержание пигментов в хвое разного возраста яруса кроны ели изменяется в течение вегетации, и зависит от погодных условий. Общее количество хлорофилла составило от 0,96 до 2,43 мг/ г сухого вещества, каротиноидов от 0,17 до 0,37 мг/г сухого вещества.
В молодой хвое содержание хлорофиллов а и б увеличивается от верхнего яруса кроны к нижнему, причем содержание пигментов больше в ельнике-чернично-осоково-сфагновом. Содержание каротиноидов в молодой хвое ели в ельнике-чернично-зеленомошном к верхнему ярусу увеличивается с 0,29 до 0,31 мг/г сухого вещества, а в ельнике-чернично-осоково-сфагновом уменьшается с 0,34 до 0,24 мг/г сухого вещества. В конце вегетации, когда рост и развитие приостановлены, разрыв содержания пигментов между однолетней и двулетней хвоей сравнительно не большой.
Наименьшее количество всех пигментов содержится в верхней части кроны ели, а наибольшее - в нижней. Различное содержание пигментов по высоте кроны зависит от интенсивности освещения. Нижняя часть кроны наиболее затененная, и хвоя обычно имеет более высокую концентрацию хлорофилла и каротиноидов. Кроме того, отношение хролофилла а и б у световой хвои выше, чем у теневой. Вероятно, повышенное содержание пигментов при затенении связывается с приспособительной реакцией ели, направленной на поддержание энергетического уровня фотосинтетического аппарата, необходимого для фотохимических реакций.
Анализируя данные о содержании пигментов в хвое ели, в ельнике чернично-осоково-сфагновом по ярусам кроны, следует отметить, что трех и четырех летняя хвоя верхнего и среднего яруса кроны осенью характеризуется наибольшим количеством пигментов, а хвоя нижней части кроны, накапливает меньше хлорофилла и каротиноидов.
Вероятно, это связано с ухудшением условий существования и ослабления общей жизнедеятельности хвои. В нижних более старых ветвях наблюдается отток ассимилятов к более молодым побегам и хвое.
В летнее время, в период интенсивного прироста хвои и побегов количество пигментов в хвое ели верхнего яруса уменьшается, а осенью, к окончанию ростовых процессов, опять увеличивается.
Таким образом, динамика содержания пигментов в хвое ели в течение периода вегетации определялась как физиологическим состоянием хвои, так и экологическими условиями. Общее содержание всех фотосинтетических пигментов в хвое ели в ельнике черничнозеленомошном выше, чем в ельнике чернично-осоково-сфагновом.
Таблица 1
Содержание основных фотосинтетических пигментов в хвое ели европейской (15.07.2016)
|
Ярус кроны |
Возраст хвои, лет |
Содержание пигментов, мг/г сухой массы |
Хлорофилл а/б |
|||
|
Хлорофилл |
Каротиноиды |
|||||
|
а |
б |
а+б |
||||
|
Ельник чернично-зеленомошный |
||||||
|
Верх- |
1 |
1,24±0,015 |
0,23±0,004 |
1,47±0,015 |
0,28±0,008 |
5,39±0,145 |
|
ний |
2 |
1,18±0,019 |
0,30±0,014 |
1,48±0,025 |
0,25±0,004 |
3,93±0,015 |
|
3 |
0,92±0,005 |
0,33±0,01 |
1,25±0,005 |
0,19±0,012 |
2,78±0,08 |
|
|
Cред- |
1 |
1,44±0,008 |
0,40±0,006 |
1,84±0,015 |
0,28±0,002 |
3,6±0,04 |
|
ний |
2 |
1,79±0,129 |
0,37±0,056 |
2,16±0,075 |
0,36±0,02 |
4,83±0,125 |
|
3 |
1,53±0,005 |
0,43±0,007 |
1,96±0,01 |
0,33±0,003 |
3,56±0,045 |
|
|
Ниж- |
1 |
1,84±0,01 |
0,52±0,021 |
2,36±0,075 |
0,37±0,008 |
3,54±0,16 |
|
ний |
2 |
1,62±0,025 |
0,52±0,52 |
2,14±0,045 |
0,31±0,003 |
3,11±0,07 |
|
3 |
1,83±0,031 |
0,58±0,018 |
2,41±0,045 |
0,37±0,007 |
3,15±0,05 |
|
Ельник чернично-осоково-сфагновый
|
Верхний |
1 2 3 |
1,18±0,022 1,36±0,02 1,40±0,008 |
0,31±0,015 0,33±0,006 0,38±0,012 |
1,49±0,065 1,69±0,025 1,78±0,02 |
0,19±0,007 0,29±0,004 0,28±0,007 |
3,80±0,25 4,12±0,045 3,68±0,105 |
|
Сред- |
1 |
1,44±0,021 |
0,39±0,007 |
1,83±0,02 |
0,27±0,006 |
3,69±0,09 |
|
ний |
2 |
1,38±0,017 |
0,46±0,029 |
1,84±0,03 |
0,31±0,012 |
3,03±0,020 |
|
3 |
1,44±0,008 |
0,43±0,002 |
1,87±0,01 |
0,28±0,005 |
3,35±0,02 |
|
|
Ниж- |
1 |
1,63±0,034 |
0,43±0,008 |
2,07±0,04 |
0,32±0,006 |
3,79±0,055 |
|
ний |
2 |
1,75±0,01 |
0,50±0,012 |
2,25±0,015 |
0,36±0,004 |
3,49±0,075 |
|
3 |
1,55±0,007 |
0,47±0,005 |
2,02±0,01 |
0,31±0,005 |
3,29±0,04 |
Таблица 2
Содержание основных фотосинтетических пигментов в хвое ели европейской (06.10.2016)
|
Ярус кроны |
Возраст хвои, лет |
Содержание пигментов, мг/г сухой массы |
Хлорофилл а/б |
|||
|
Хлорофилл |
Каротиноиды |
|||||
|
а |
б |
а+б |
||||
|
Ельник чернично-зеленомошный |
||||||
|
Верх- |
1* |
1,21±0,068 |
0,31±0,069 |
1,52±0,135 |
0,31±0,017 |
3,90±0,015 |
|
ний |
2 |
1,27±0,011 |
0,33±0,007 |
1,60±0,015 |
0,31±0,003 |
3,84±0,06 |
|
3 |
1,33±0,033 |
0,39±0,009 |
1,72±0,030 |
0,30±0,006 |
3,41±0,140 |
|
|
4 |
1,46±0,016 |
0,41±0,005 |
1,87±0,010 |
0,33±0,003 |
3,56±0,015 |
|
|
Cред- |
1* |
1,41±0,018 |
0,38±0,005 |
1,79±0,025 |
0,30±0,003 |
3,71±0,005 |
|
ний |
2 |
1,37±0,019 |
0,37±0,011 |
1,74±0,020 |
0,30±0,008 |
3,70±0,145 |
|
3 |
1,34±0,026 |
0,36±0,003 |
1,70±0,005 |
0,28±0,006 |
3,72±0,065 |
|
|
4 |
1,22±0,004 |
0,35±0,004 |
1,57±0,005 |
0,28±0,003 |
3,48±0,025 |
|
|
Ниж- |
1* |
1,50±0,03 |
0,46±0,014 |
1,96±0,030 |
0,29±0,002 |
3,26±0,065 |
|
ний |
1,74±0,020 |
0,55±0,013 |
2,29±0,050 |
0,33±0,008 |
3,16±0,040 |
|
|
2 3 4 |
1,87±0,023 1,74±0,067 |
0,56±0,007 0,55±0,023 |
2,43±0,020 2,29±0,045 |
0,35±0,004 0,33±0,012 |
3,34±0,040 3,16±0,020 |
|
|
Ельник чернично-осоково-сфагновый |
||||||
|
Верх- |
1* |
1,22±0,015 |
0,31±0,007 |
1,53±0,015 |
0,29±0,006 |
3,93±0,120 |
|
ний |
2 |
1,15±0,028 |
0,33±0,009 |
1,48±0,035 |
0,25±0,006 |
3,48±0,085 |
|
3 4 |
1,39±0,012 1,54±0,02 |
0,39±0,014 0,46±0,014 |
1,78±0,025 2,00±0,025 |
0,29±0,003 0,31±0,003 |
3,56±0,11 3,35±0,125 |
|
|
Сред- |
1* |
1,53±0,024 |
0,42±0,017 |
1,97±0,035 |
0,30±0,01 |
3,65±0,2 |
|
ний |
2 |
1,62±0,024 |
0,49±0,013 |
2,11±0,015 |
0,31±0,008 |
3,30±0,135 |
|
3 4 |
1,66±0,006 1,63±0,023 |
0,52±0,003 0,52±0,024 |
2,18±0,005 2,15±0,03 |
0,30±0,003 0,30±0,011 |
3,19±0,02 3,13±0,145 |
|
|
Ниж- |
1* |
1,67±0,017 |
0,51±0,022 |
2,18±0,03 |
0,34±0,026 |
3,27±0,135 |
|
ний |
2 |
1,83±0,024 |
0,53±0,017 |
2,36±0,04 |
0,28±0,019 |
3,45±0,08 |
|
3 4 |
0,71±0,015 0,72±0,02 |
0,36±0,027 0,24±0,01 |
1,07±0,03 0,96±0,015 |
0,19±0,013 0,17±0,005 |
1,97±0,14 3,05±0,2 |
|
Примечание – 1* наблюдения за текущий год.
Список литературы Содержание основных пигментов в хвое ели европейской в различных типах еловых лесов северной подзоны тайги
- Малый практикум по физиологии растений/Под ред. А.Т. Мокроносова.- М.: Изд-во МГУ, 1994. - 184 с.
- Эколого-биологические основы повышения продуктивности таежных лесов европейского Севера/Под ред. А.В. Веретенникова. - Л.: Наука, 1988.
