УДК 581. 1
ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСТЕНИЙ ВЕРХОВЫХ БОЛОТ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Н. Л. Иванова, Э. Р. Юмагулова
Нижневартовский государственный гуманитарный университет
Анализируются данные по особенностям интенсивности фотосинтеза, водного обмена и дыхания листьев растений верховых болот разных жизненных форм подзоны средней тайги Западной Сибири. Растения верховых болот характеризуются невысокой скоростью физиологических процессов и гидростабильным типом водного обмена, что связано со стабилизацией жизненных функций в неблагоприятных условиях.
The article presents the analysis of facts on paculiarities of intensity of photosynthesis, of water exchange and respiration of leaves of the plants of upper marshes of different forms of life in the Middle Taiga zone of the Western Siberia. The upper marshes plants are characterized by not high rates of physiological processes and hydro stable type of water exchange, that is connected with stabilization of life functions in adverse conditions.
ВВЕДЕНИЕ. В связи со значительным антропогенным воздействием на природные экосистемы, в том числе Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО), изучение особенностей механизмов адаптации, физиологических функций растений верховых болот представляется весьма актуальным.
Важнейшими функциями болот в биосфере являются депонирование большого количества углекислого газа, водорегулирование. В таежной зоне Западно-Сибирской равнины заболоченность отдельных районов составляет 30—75%, большая часть болот приходится на долю сфагновых.
В настоящее время накоплен большой экспериментальный материал по особенностям функционирования растительных сообществ болот [1, 2, 3], однако эколого-физиологические механизмы адаптации болотных растений изучены недостаточно.
Микроклимат болот характеризуется высокой специфичностью, которая определяется обилием влаги и ее застойностью или слабой проточно-стью, низкой теплопроводностью, бедностью торфа элементами минерального питания, высокой кислотностью почвенного раствора, низким содержанием кислорода, постоянным нарастанием сфагновой дернины и торфа [4, 5].
Комплекс неблагоприятных условий на болоте привел к формированию специфической флоры, которая характеризуется наличием ксероморф-ных и гидроморфных признаков. Ксероморфные черты организации болотных растений связывают с бедностью торфа элементами минерального питания, в особенности азота, а также с дефицитом воды (физиологическая сухость) [6].
Гидроморфные и ксероморфные признаки растений верховых болот накладывают свой отпечаток на особенности водного режима. Фотосинтез, дыхание и водообмен растений являются
40i
30-
20-
10-
□
Рас. 1. Интенсивность фотосинтеза растений верховых болот (усредненные величины). 1 — травы с, длинными узкими складчатыми или свернутыми листьями; 2 — деревья; 3 — летне-зеленые листопадные кустарнички; 4 — вечнозеленые куспшрнички эрикоидного типа; 5— вечнозеленые кустарнички бр у спичного типа; 6 — травы с широкими толстыми жестковатыми листьями.
важнейшими звеньями в цепи процессов, которые играют существенную роль в формировании растительных сообществ болот, в обеспечении роста, развития растений, В связи с этим изучение данных функций представляет большой интерес для выявления механизмов адаптации растений к условиям болот.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА. Исследования проводили с 2002 по 2006 гг. в период с июня по август месяц, на верховом болоте в окрестностях п. Высокого Нижневартовского района. Все определения вели в солнечную погоду, в дневной период времени. Температура воздуха составляла (+26—28° С), почвы (+12-14° С).
Нижневартовский район расположен в средней части Западно-Сибирской равнины и занимает наибольшую площадь в ХМАО - 118,5 тыс. кв. км [7].
Климат конт1шентальный, С довольно продолжительной суровой зимой с ветрами и коротким, жарким летом. Суммарная солнечная радиация составляет в среднем 350 кДж/см3 в год.
Среднегодовая температура колеблется от —3,1° до —5,2°С. Средняя температура января составляет —22,4°С, июля — + 17,2°С. Среднегодовое количество осадков 400—500 мм. Основное их количество (70—75%) выпадает в июле [9].
Отличительной особенностью почвенного покрова является широкое распространение полуболотных и болотных почв, приуроченных к плоским заболоченным пространствам [1].
Изучение эколого-физиологических особенностей проводили с использованием 6 видов доминирующих экобиоморф [9]: 1) вечнозеленые кустарнички брусничного типа — мирт (СЬатаесЬрЬпе са1уси1а1а), клюква болотная (Охусоссш
palustris), подбел многолистный (Andromeda polifolia); 2) вечнозеленые кустарнички эрикоидного типа — багульник болотный (Ledum palustre);
3) травы с длинными узкими складчатыми или свернутыми листьями — пушица россиолум (Eriophorum rossiolum), осока острая (Сагех acuta), пушица влагалищная (Eriophorum Vaginatum L.);
4) травы с широкими толстыми жестковатыми листьями — морошка приземистая (Rubus chamaemorus); 5) Летне-зеленые листопадные кустарнички — голубика обыкновенная (Vaccinium vitis idaea), берёза карликовая (Betula pebescens); 6) деревья — сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), сосна сибирская (Pinus sibirica).
Нами проведено изучение интенсивности фотосинтеза, дыхания, транспи-рацин растений, особенностей водообмена в течении дня, содержания воды в органах, степени открытия устьиц, водоудерживающей и водопоглоща-ющей способности листьев, содержания свободной и связанной воды. Все определения вели в течение дня в 8, 10, 12, 14, 16 и в 18 часов. Определение интенсивности фотосинтеза проводили по приросту сухого вещества в единицу времени. Транспирацию определяли методом быстрого взвешивания, степень открытия устьиц методом инфильтрации по Молишу, водоудерживающую и водопоглощающую способность листьев по методике предложенной А. А. Ничи-поровичем, основанной на определении времени завядания срезанных листьев. Определение свободной и связанной воды проводили по Методике Н. А. Гусева [9, 10].
Листья у кустарничков для исследования отбирали со среднего яруса, у трав
о и
5 -
4 -
3 -
п, п
□ корень ■ лист
из средней части растения, у деревьев из средней части кроны южной стороны в трех-четырехкратной повторности. Возраст хвои составлял 3—4 года. Полученные результаты достоверны на уровне 95%, т. е. Р < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ. На основе проведенных исследований нами было показано, что интенсивность фотосинтеза у изученных болотных растений колеблется в среднем от 8,63 до 27 мг СО, дм:! ч. (рис. 1).
Полученные результаты подтверждают литературные данные о том, что интенсивность фотосинтеза болотных растений не велика [5]. Наименьшую величину фотосинтеза имели летне-зеленые листопадные кустарнички, у которых данный показатель составлял в среднем 8,63 мг С02/дм2/ч. Средние значения интенсивности фотосинтеза имели кустарнички: вечнозеленые брусничного типа, вечнозеленые эрикоидного типа, и травы с широкими толстыми жестковатыми листьями от 10 до 18 мг СО, дм' ч.
Максимальная величина фотосинтеза была характерна для трав с длинными узкими складчатыми или свернутыми листьями и деревьев: береза карликовая, сосна сибирская, сосна обыкновенная (соответственно 18,6 и 27 мг СО, дм' ч.).
Таким образом, анализ фотосинтези-рующей деятельности изученных растений показал, что для них характерна низкая интенсивность накопления органического вещества на единицу площади листа.
Изучение такого функционального показателя, как интенсивность дыхания
Рис. 2. Интенсивность дыхания растений верховых болот (усредненные величины).
1 — травы с длинными узкими складчатыми или свернут ым и лист ьям и; 2 — деревья; 3 — летне-зеленые листопадные кустарнички; 4 — вечнозеленые кустарнички
эрикоидного типа; 5 — вечнозеленые кустарнички брусничного типа; 6 — травы с широкими т олст ыми жест коват ым и листьями.
показало варьирование ее у разных эко-биоморф от 0,132 до 6,38 мгС02/г/ч (рис. 2).
Интенсивность дыхания корней была ниже, чем интенсивность дыхания листьев, при этом наблюдалась положительная корреляция между величиной интенсивности дыхания в органах растений и интенсивностью фотосинтеза. Растения, имеющие низкую интенсивность дыхания органов, характеризовались низкой величиной фотосинтеза. Низкой интенсивностью дыхания корней отличались вечнозеленые кустарнички брусничного типа — 0,132 мг С02/г/ч и вечнозеленые кустарнички эрикоидного типа — 0,55 мг СО,/г/ч, промежуточное положение по данному показателю имели травы с широкими толстыми жестковатыми листьями — 2,376 мг СО, г ч, летне-зеленые листопадные кустарнички — 2,75 мг СО., г ч.
Максимальная интенсивность дыхания корневой системы была характерна для трав с узкими длинными складчатыми или свернутыми листьями и деревьев соответственно 5,72 мг СО, г ч. и 5,48 мг СО, г ч. Интенсивность фотосинтеза у представителей данных экобиоморф также была максимальна — 18,6; 27 мг С02/дм2/ч.
Средняя интенсивность дыхания листьев была больше, чем интенсивность дыхания корневой системы. Возможно, это связано с неблагоприятными экологическими условиями, в которых находятся корни болотных растений: низкие температуры, дефицит кислорода и кислое значение почвенного раствора.
° 3
с 2
S s
Я S
I S
I я
£ =
= я
СЗ
ЮООп
800-
600-
400-
200-
Рис. 3. Интенсивность транспирации листьев растений верховых болот
(усредненные величины). 1 — травы с длинными узкими складчатыми или свернутыми листьями; 2 — деревья; 3 — летне-зеленые листопадные кустарнички; 4 — вечнозеленые кустарнички эрикоидного типа; 5— вечнозеленые кустарнички брусничного типа; 6 — травы с широкими толстыми Жестковатыми листьями
Коррелятивные закономерности между интенсивностью дыхания и скоростью накопления органических веществ в листьях имели такую же тенденцию. Интенсивность дыхания листьев у Данных растений имела туже закономерность, что н у корней. Низкая интенсивность дыхания листьев наблюдалась у летне-зеленых листопадных Кустарничков — 0,55 мг СО,/г/ч., среднее значение от 2,904 до 4,532 мг СО,/г/ч. имели вечнозеленые кустарнички брусничного типа, вечнозеле
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.