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
Content of main pigments in the needles of Norway spruce in different types of spruce forests of north subzone of taiga
Discusses the condition of the palisade apparatus and content of pigments in the needles of Norway spruce in different types of spruce forest in the suburban area of the city of Arkhangelsk.
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.
