WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Эколого-физиологические механизмы адаптации растений рода salix в различных условиях обитания среднетаежной подзоны

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи


Костюченко Роза Николаевна







Эколого-физиологические механизмы адаптации

растений рода Salix в различных условиях обитания

среднетаежной подзоны


03.00.16 – экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Омск, 2009

Работа выполнена на кафедре экологии и естествознания Нижневартовского государственного гуманитарного университета.
Научный руководитель: кандидат биологических наук, профессор Иванова Нина Александровна
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Григорьев Аркадий Иванович доктор биологических наук, профессор Шепелева Людмила Федоровна
Ведущая организация: Институт экологии Волжского бассейна РАН
Защита состоится 6 ноября 2009 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.177.05 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Омском государственном педагогическом университете по адресу: 644099, г. Омск, наб. Тухачевского, 14; тел./факс 8 (3812) 24-37-95.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайте Омского государственного педагогического университета: http://www.omgpu.ru/ .
Автореферат разослан 5 октября 2009 г.
Отзыв на автореферат (в 2-х экземплярах‚ заверенных печатью) просим направлять по адресу: 644099, г. Омск, наб. Тухачевского, 14; тел./факс 8 (3812) 24-37-95; E-mall: kolpakova@omgpu.ru
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент Т. Ю. Колпакова


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность исследования. Изучению эколого-физиологических механизмов адаптации растений всегда уделялось большое внимание в работах отечественных и зарубежных исследователей (Лархер, 1975; Глаголева, 1976; Заленский, 1977; Григорьев, 2003; Воронин, 2005; Кулагин, 2006), что связано с огромным значением их в воспроизводстве жизненных ресурсов. Одной из причин недостаточной изученности физиологических процессов является сложность их измерения. Развитие технической цивилизации изменяет биосферные процессы, которые влияют на физиологические функции растений, метаболизм, реализацию их адаптивных возможностей в новых антропогенных условиях.

Ханты-Мансийский автономный округ – Югра является крупнейшим в северном полушарии обладателем пойменных угодий, занятых ивовыми сообществами. В таежных экосистемах ивняки вносят большой вклад в создание биопродуктивности, накопление органического вещества, участвуют в поддержании условий среды (Морозов, 1950; Правдин, 1952; Бокк, 1972; Пешкова, 1981; Никонова, 1985; Кулагин, 1998; Тимофеев, 2003).

Литературные источники по территории Западной Сибири отражают в основном сведения о видовом составе ивовых сообществ, их динамике, размещении (Бокк, 1968‚ 1989‚ 1993; Крылов, 1963‚ 1971; Ильина‚ 1968‚ 1982‚ 1995; Васильев, 1998; Таран, 1999‚ 2006; Тюрин, 2001; Прокопьев‚ 1978‚ 1990‚ 2001).

Широкая эврибионтность данной группы растений и имеющаяся литература о механизмах ее адаптации в условиях техногенного воздействия в других регионах России позволяет сделать выводы об их высокой устойчивости (Кулагин, 1990‚ 1994, 1998; Афонин, 2005; Захарова, 2005).

В условиях Ханты-Мансийского автономного округа (среднетаежная подзона) физиологические и экологические особенности ивовых практически не изучены‚ что является одной из важнейших задач с ресурсной и экологической точки зрения ввиду их широкого распространения и высокой средообразующей функции. Крайне слабая изученность эколого-физиологических особенностей ив увеличивает актуальность данной проблемы.

Цель исследования выявить адаптивные особенности функциональных процессов: фотосинтеза‚ дыхания‚ водного режима‚ и синтеза пигментов у представителей рода Salix подзоны средней тайги (на территории ХМАО-Югры) в условиях природной (пойма‚ лес) и городской (промзона г. Нижневартовск) среды.



Задачи исследования:

1. Оценить особенности суточной и сезонной динамики фотосинтеза, дыхания листьев и их роль в процессах адаптации у представителей рода Salix.

2. Определить количественное содержание пигментов фотосинтеза в листьях ив и их роль в приспособлении к различным условиям обитания.

3. Выявить особенности водного режима в течение летней вегетации в зависимости от комплекса природных и антропогенных факторов.

4. Изучить наличие корреляционных связей между физиологическими и биохимическими параметрами в различных условиях обитания, обеспечивающие гомеостаз растений.

5. Оценить возможность использования показателей фотосинтеза‚ дыхания‚ водного режима и синтеза пигментов у ив для целей экологического мониторинга.

Научная новизна. Впервые проведено исследование функциональных и биохимических особенностей листьев у различных видов рода Salix подзоны средней тайги, выявлены особенности фотосинтеза, дыхания, синтеза пигментов, водного режима. Проанализированы корреляционные зависимости между изученными параметрами в пойме р. Обь, лесных сообществах и городской среде.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты диссертационных исследований существенно расширяют представления о эколого-физиологических механизмах адаптации растений рода Salix в поддержании экологического равновесия, что позволит дать более полную картину функционирования таежного биома. Они имеют большое практическое значение для решения задач экологического мониторинга и ведения рационального природопользования. В связи с высокой биологической продуктивностью и значительной скоростью выделения кислорода при фотосинтезе представителей рода Salix полученные результаты необходимы при изучении газового баланса биопродуцирующих площадей в подзоне средней тайги.

Изучение данной проблемы позволит разработать научно обоснованные проекты комплексного использования ивовых лесов, лесохозяйственные мероприятия по улучшению их функционирования, даст научную основу по созданию лесов с заданной продуктивностью и высокими биологическими свойствами. Результаты данного исследования можно использовать при разработке технологии озеленения городов и промышленных территорий.

Личный вклад автора состоит в самостоятельном сборе и обработке фактического материала, его анализе, проведении лабораторных и полевых исследований, формировании научных положений и выводов, написании текста.

Обоснованность выводов и достоверность результатов работы обеспечены значительным объемом фактического материала, пятилетними лабораторными и полевыми экспериментами с применением современных методов исследований и подтверждением их результатами математической статистики.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Ивовые имеют высокую интенсивность фотосинтеза, средние показатели дыхания листьев, что обеспечивает им хорошую продуктивность и скорость роста.

2. Растения рода Salix (территория ХМАО-Югры) характеризуются высокой лабильностью эколого-физиологических механизмов (фотосинтеза, дыхания, водного режима) и некоторых биохимических параметров (пигменты), что позволяет им хорошо адаптироваться к условиям природной и антропогенной среды и характеризует их как эврибионтов.

3. Под влиянием городских факторов ивы снижают интенсивность фотосинтеза, дыхания, показатели водного режима и количественное соотношение пигментов‚ которые могут быть использованы в качестве физиологических маркеров состояния среды.

4. Изученные представители рода Salix: S. viminalis L., S. rosmarinifolia L., S. pentandra L., S. triandra L., S. alba L., S. cinerea L., S. lapponum L. и S. caprea L.‚ достоверно различаются по параметрам фотосинтеза, дыхания, водного режима и количественному содержанию пигментов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции «Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты» (г. Томск, 2005 г.); международной научно-практической школы-конференции «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (г. Абакан‚ 2007 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы биологической науки и образования в педагогических вузах» (г. Новосибирск, 2005 г.); Всероссийской научной конференции «Молодежь и наука – третье тысячелетие» (г. Красноярск, 2007 г.), IV региональной музейной научно-практической конференции, посвященной 30-летию г. Нижневартовска (г. Нижневартовск, 2001 г.), и 7-х краеведческих чтениях «Мира не узнаешь, не зная края своего» (г. Нижневартовск, 2003 г.).

Организация исследований. Работа выполнялась в период с 2003 по 2007 гг. в рамках кафедральной темы «Динамика и устойчивость природных, природно-антропогенных и антропогенных экосистем в условиях Среднего Приобья» и региональной темы исследований «Стратегии развития природных, природно-антропогенных и антропогенных экосистем в условиях Среднего Приобья» (грант № 501 от 29.12.2006).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 11 печатных работ, в том числе из них одна в журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов и библиографического списка. Список цитируемой литературы содержит 261 наименование. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, включает 4 таблицы, 34 рисунка, 12 приложений.






ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТРЫ


В главе приведены и проанализированы литературные данные об особенностях распространения, экологии и физиологии представителей рода Salix, обеспечивающих их высокую адаптивность к условиям обитания.

Глава 2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИй

В главе излагаются особенности природно-климатических условий района исследований территории ХМАО-Югры (подзона средней тайги).


ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Программа работ была направлена на решение поставленных задач, для реализации которых проведены эксперименты в лабораторных и полевых условиях.

Исследования проводили в 2003–2007 гг., в дневной период времени в течение активной вегетации (июнь, июль и август) на трех участках Нижневартовского района: пойма р. Обь (прирусловая и центральная)‚ промзона г. Нижневартовск и лесные сообщества в его окрестностях (I надпойменная терраса).

Изучение физиологических и биохимических особенностей проводили на восьми видах рода Salix: S. viminalis L., S. rosmarinifolia L., S. pentandra L., S. triandra L., S. alba L., S. cinerea L., S. lapponum L. и S. caprea L. Для исследования использовали 1520 экземпляров каждого вида. Все определения вели в
7-кратной повторности. Листья у кустарников и деревьев для исследования отбирали из средней части кроны с южной стороны. В среднем возраст деревьев составлял 17–20 лет. Возраст деревьев определяли на основе анатомических и морфологических признаков по методике А. А. Корчагина (1960).

Изучение водного режима. Интенсивность транспирации листьев определяли методом быстрого взвешивания (Медведев, 1996); свободную и связанную воду – по методике Н. А. Гусева (1982); водоудерживающую и водопоглощающую способность – по времени завядания срезанных листьев (Полевой‚ 2001).

Определение фотосинтеза и дыхания. Интенсивность фотосинтеза и дыхания изучали газометрическим методом с помощью инфракрасного газоанализатора Infralit III (Германия) со шкалой 0–0,1%, определяли скорость
СО2-газообмена листьев растений (Шлык, 1965).

Определение концентраций фотосинтетических пигментов. Количественное содержание пигментов определяли спектрофотометрическим методом на приборе SPECORD 30 (Analytik jena – Германия). Концентрацию хлорофиллов и каротиноидов рассчитывали по формуле Реббелена (Гавриленко, 2003)‚ содержание фотосинтетических пигментов – по Ф. З. Фаттаховой (1987)‚ коэффициенты светособирающего комплекса и реакционного центра – по Thornber J. P. (1975), Kura-Hotta M., Saton K. и Katon S. (1987).

Статистическая обработка данных проведена с использованием пакета прикладных программ Statistica 11.5; Excel 2007 из пакета Microsoft Office ХР.

ГЛАВА 4. Особенности фотосинтеза и дыхания

представителей рода Salix в различных условиях

обитания

Особенности фотосинтеза. Анализ суточных кривых фотосинтеза у изученных восьми видов ив (рис. 1а, 1б, 1в) показал‚ что условия для протекания фотосинтеза для них оптимальны в пойме р. Обь‚ интенсивность фотосинтеза сокращалась в лесных сообществах и на территории г. Нижневартовска. Суточные кривые фотосинтеза в пойме имели одновершинный ход с максимумом в 12.00 ч, в условиях леса и города двухвершинный характер‚ явление полуденной депрессии наблюдалось в 14.00 ч‚ второй пик фотосинтеза был в 16.00 ч в лесу и в 18.00 ч в городе. Изученные представители ив имеют достаточно высокую фотосинтетическую активность‚ особенно в пойме‚ в лесу и городе она снижается.

 Рис. 1. Суточные кривые интенсивности фотосинтеза в июле у изученных-0

 Рис. 1. Суточные кривые интенсивности фотосинтеза в июле у изученных-1

 Рис. 1. Суточные кривые интенсивности фотосинтеза в июле у изученных видов-2

Рис. 1. Суточные кривые интенсивности фотосинтеза в июле у изученных видов ив: 1 – S. viminalis L., 2 S. rosmarinifolia L., 3 S. pentandra L., 4 S. triandra L., 5 S. alba L., 6 S. cinerea L., 7 – S. lapponum L.‚ 8 S. caprea L.; а пойма р. Обь, б – лесные сообщества, в – город (среднеарифметические значения).

Полученные результаты о функциональной активности листьев ив в условиях города подтверждают литературные данные (Карасев, 2000; Нефедорова, 2003; Соловьева, 2003; Таран, 2004) и показывают, что среда города является менее благоприятной для роста и протекания функциональных процессов растений.

Среди изученных видов ив самые высокие значения интенсивности фотосинтеза были у S. viminalis L. и S. rosmarinifolia L. Самую низкую фотосинтетическую способность имели S. cinerea L., S. lapponum L. и S. caprea L. Остальные виды занимали промежуточное положение.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.