Биоиндикация природного стресса в структурном анализе транспортной сети углерода древесных растений
Authors:   Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Копанина Анна Владимировна 
Published: July 2022

Реакция древесных растений на стресс важна для оценки и прогнозирования их адаптационных возможностей в условиях изменения климата. Сильным стрессовым фактором для древесных растений является активность магматических и грязевых вулканов, основным следствием которой является физиологическая засуха. Недоступность воды для растений в условиях вулканических ландшафтов вызвана, прежде всего высокой концентрацией растворимых солей в кислой среде магматических и в щелочной среде грязевых вулканов. Ограничение доступности воды для древесных растений играет ключевую роль в реализации основных метаболических процессов – синтеза углеродной продукции в паренхиме листа и коре молодого стебля и ее транспорт по флоэме к акцепторным зонам, в том числе точкам роста и меристемам – феллогену и сосудистому камбию. В качестве связующего звена в распределении углеродной продукции (сахаров и производных макронутриетов) в растениях по маршрутам дальнего и ближнего транспорта, флоэма и сеть ее живых каналов – ситовидных трубок, находится в эпицентре механизмов, контролирующих распределение ресурсов в растении. Понимание функционирования флоэмы древесных растений - ценозообразователей, имеет огромное агрономическое и экологическое значение, в том числе в разрезе климатических откликов. Современные представления о структурных изменений в коре и флоэме, в многолетнем режиме работы латеральных меристем древесного растения в условиях высокого природного стресса ограничено, что влияет на интерпретацию данных. Среди древесных растений особый интерес для изучения структуры коры и ее реакции на условия окружающей среды представляют виды, имеющие широкую экологическую валентность и трансформирующие свою жизненную форму под давлением окружающей среды. Одним из таких видов, произрастающих на Сахалине и ряде Курильских островов, является каменная береза - Betula ermanii (Betulaceae). Она экологически связана с горными заснеженными хребтами в зоне холодного морского климата северных морей Тихого океана. Мы проанализированы возрастные закономерности формирования флоэмы у каменной березы, растущей в условиях, с различными стрессовыми режимами, вызванными вулканическим влиянием на островах Сахалин и Итуруп. Мы изучили, каким образом деревья могут поддерживать эффективную транспортную сеть флоэмы в коре, в которой водный раствор с продуктами фотосинтеза распределяется в ходе всей его жизни по мере роста в высоту. Результаты наших исследований показали, что стрессовая вулканическая обстановка вызывает адаптивные изменения коры и, прежде всего, флоэмы. Мы получили значимые корреляции между длиной ситовидных трубок, длиной транспортного пути – высотой растения и возрастом дерева. Реакция флоэмы на физиологическую засуху может иметь ключевое значение для прогноза времени выживания и способности к восстановлению. Результаты имеют значение для понимания адаптивных возможностей деревьев, формирующих широко распространенные в Северо-Восточной Азии каменноберезовые леса, в условиях вулканического стресса и меняющегося климата Земли.