ОЦЕНКА ГАБИТУСА И ТРАНСЛОКАЦИИ ТОКСИЧНОГО ХРОМА CR (III) В БИОМАССУ TAGETES ERECTA ПРИ ИНТРОДУКЦИИ В СРЕДУ ГУМИНОВЫХ ЭКСТРАКТОВ САПРОПЕЛЯ

стью 90 - 95 %). Репродуктивные показатели высокие: семенная продуктивность образцов шалота - 227,0 - 422,8 шт. семян, коэффициент продуктивности - 50,2 - 43,6 % (сыктывкарский и карагандинский соответственно). Лук шалот перспективен для практического использования в Предуралье в качестве витаминного, пищевого растения. В культуре неприхотлив, агротехника выращивания не сложная.

Литература

1. Тухватуллина Л.А., Абрамова Л.М. Редкие ресурсные дикорастущие луки флоры Башкортостана в условиях интродукции // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 1(63). С. 33 - 36.

2. Тухватуллина Л.А., Абрамова Л.М. Биологически активные вещества в некоторых видах рода Allium L. в условиях культуры // Известия Уфимского научного центра РАН. 2017. № 4. С. 69 - 71.

3. Тухватуллина Л.А., Абрамова Л.М., Мустафина А.Н. Экология и биология Allium flavescens

в природе и условиях культуры // Экосистемы. 2019. № 19. С. 71 - 77.

4. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб.: Мир и семья-95, 1995. С. 9 - 16.

5. Юрьева Н.А., Кокорева В.А. Многообразие луков. М.: МСХА, 1992. 160 с.

6. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Новосибирск, Наука, 1974.

7. Методические указания по изучению коллекции многолетних кормовых трав. Л., 1979.

8. Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботанический журнал. 1974. № 59 (6). С. 826.

9. Методы биохимического исследования растений. / А.И. Ермаков, А.А. Арасимович, М.И. Смирнова-Иконникова [и др.]. М.-Л.: Сельхозиздат, 1972. С. 308 - 315.

10. Былов В.Н., Карписонова Р.А. Принципы создания и изучения коллекции малораспространенных декоративных многолетников // Бюллетень Главного ботанического сада АН СССР. 1978. Вып. 107. С. 77 - 82.

Ленвера Ахнафовна Тухватуллина, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник. ЮжноУральский ботанический сад-институт обособленное структурное подразделение ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр» Российской академии наук. Россия, 450080, г. Уфа, ул. Менделеева, 195/3, lenvera1@yandex.ru

Lenvera A. Tukhvatullina, Candidate of Biology, senior researcher. South-Ural Botanical Garden-Institute -Subdivision of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences. 195/3, Mendeleev St., Ufa,

450080, Russia, lenvera1@yandex.ru

-♦-

Научная статья

УДК 631:635.9:546.763

doi: 10.37670/2073-0853-2021-90-4-83-88

Оценка габитуса и транслокации токсичного хрома Cr (III) в биомассу Tagetes erecta при интродукции в среду гуминовых экстрактов сапропеля

Ян Викторович Пухальский12, Святослав Игоревич Лоскутов1,

Галина Викторовна Никитичева1, Лариса Анатольевна Городнова1,

Алексей Савельевич Митюков2

1 Ленинградский государственный университет

2 Институт озероведения РАН

Аннотация. В настоящем исследовании проведена оценка роста и развития растений бархатцев прямостоячих (Tagetes erecta L.), возделываемых в условиях гидрокультуры, при интродукции в среду токсичных концентраций соли трёхвалентного хрома, а также 0,3%-ной суспензии полигуминовых веществ, экстрагированных из донных отложений. Градация уровня загрязнения Cr(III) составила 6-12-18 ppm. При данных концентрациях зафиксировано значительное увеличение накопления токсиканта в побегах и корнях. Добавление гуматов снижает процент транслокации и аккумуляции элемента в биомассу в среднем на 26 % для побегов и 24 % - для корней. Отмечено, что на высоких концентрациях в среде хрома внесение гуматов нивелировало ингибирующее воздействие токсиканта на накопление биомассы у культиваров. Показана возможность применения полигуматов для улучшения внешнего габитуса растений-фиторемедиантов, используемых при озеленении техногенно нарушенных территорий, с сохранением общего процесса фитосанации земель корневой системой.

Ключевые слова: Tagetes erecta, полигуматы сапропеля, трёхвалентный хром.

Для цитирования: Оценка габитуса и транслокации токсичного хрома Cr(III) в биомассу Tagetes erecta при интродукции в среду гуминовых экстрактов сапропеля / Я.В. Пухальский, С.И. Лоскутов, Г.В. Никитичева [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 4 (90). С. 83 - 88. doi: 10.37670/2073-0853-2021-90-4-83-88.

Original article

Evaluation habitus and translocation of toxic chromium Cr (III) into the biomass of Tagetes erecta during the introduction into the medium humic extracts of sapropel

Yan V. Pukhalsky12, Svyatoslav I. Loskutov1, Galina V. Nikiticheva1,

Larisa A. Gorodnova1, Alexey S. Mityukov2

1 Pushkin Leningrad State University

2 Institute of Limnology of the Russian Academy of Sciences

Abstract. In the present study, the growth and development of erect marigold plants (Tagetes erecta L.), cultivated under hydroculture conditions, with the introduction of toxic concentrations of trivalent chromium salt into the environment, as well as 0.3 % suspension of polyhumic substances extracted from the bottom sediments, were evaluated. The gradation of the Cr (III) contamination level was: 6-12-18 ppm. At these concentrations, a significant increase in the accumulation of the toxicant in the shoots and roots was recorded. The addition of humates reduced the percentage of translocation and accumulation of the element in the biomass, on average by 26 % for shoots and 24 % for roots. It was also noted that at high concentrations in the environment of chromium, the introduction of humates leveled the inhibitory effect of the toxicant on the accumulation of biomass in cultivars. Thus, the possibility of using polyhumates to improve the external habit of phytoremediating plants used in landscaping technologically disturbed territories, while maintaining the general process of land phyto sanation by the root system, has been shown.

Keywords: Tagetes erecta, sapropel polyhumates, trivalent chromium

For citation: Evaluation habitus and translocation of toxic chromium Cr (III) into the biomass of Tagetes erecta during the introduction into the medium humic extracts of sapropel / J.V. Puhalsky, S.I. Loskutov, G.V. Nikiticheva et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 90(4): 83 - 88. (In Russ.). doi: 10.37670/2073-0853-2021-90-4-83-88.

Согласно ГОСТу России № 17.4.1.02-83, по степени опасности загрязнения почв химическими веществами хром относят к умеренно опасному классу тяжёлых металлов. По данным С.И. Колесникова и др. [1], его наравне с селеном, кадмием, ртутью, вольфрамом и стронцием причисляют к восоко опасным. Фитотоксичность хрома зависит от степени валентности, которая определяет подвижность элемента в почве и его доступность растениям. Если трёхвалентный хром (Сг3+) выступает в роли биофильного элемента, в небольшом количестве принимающем активное участие в метаболизме растений и стимулирующих их рост, то хром со степенью валентности шесть (Сг6+) способен проникать через плазмалемму и вызывать мутации или полную гибель клетки [2, 3]. По степени канцерогенности шестивалентный хром уступает только ртути.

Катион Сг3+, в отличие от Сг6+, хорошо поглощается почвой. Среди основных источников его поступления в почву можно выделить рудные отвалы, феррохромовый шлак и металлический лом. Высокое содержание хрома имеют осадки сточных вод некоторых городов. Так, например, в осадке сточных вод Петербурга количество хрома достигает 2500 - 3000 мг/кг [4]. Примеси хрома также могут содержать и фосфорные удобрения.

Хотя Сг3+ и обладает малой подвижностью, постепенное накопление его подвижной формы в толще земли выше значений ПДК (6,0 мг/кг) связано с риском транслокации её в биомассу растений, культивируемых на данной территории, где Сг (III) может перейти в Сг (VI) и затем дальше мигрировать по трофической цепи, вплоть до человека.

С целью санации агроландшафтов с заведомо известной высокой степенью абсорбции конкретного токсиканта проводят дифференцированный подбор гипераккумуляторов - растений, используемых в технологии фиторемедиации техногенно нарушенных земель. Данные растения, благодаря высокой толерантности к различным поллютан-там, способны извлекать и накапливать в своей биомассе высокие концентрации того или иного металла, тем самым производя постепенную очистку территорий для последующего возделывания на них сельскохозяйственных культур. Главная роль в секвестрации токсикантов в тканях таких биосистем обычно принадлежит корням, как основной буферной зоне растения.

Помимо земель сельскохозяйственного назначения среди агроландшафтов выделяют экосистемы, созданные человеком искусственно внутри мегаполисов (сады, скверы, парки), которые также, а порой даже в большей степени, подвержены загрязнению почвенного покрова тяжёлыми металлами, в том числе и хромом [5]. При озеленении подобных земельных участков и подборе гипераккумуляторов необходимо учитывать не только способность последних выносить из почвы токсичные концентрации металлов, оставаясь при этом достаточно здоровыми для поддержания своей популяции, но также и сохранять свой эстетический внешний вид - габитус.

Среди декоративных растений-фитореме-диантов, используемых в ландшафтном дизайне, среди представителей рода Бархатцы, семейства Сложноцветные (Compositae), выделяют вид бархатцы прямостоящие (Tagetes erecta) [6 - 10].

Данный род растений способен аккумулировать в своей биомассе ионы хрома [11, 12].

Помимо своей лабильности и гибкости в разведении бархатцы за счёт корневых выделений обеззараживают почву, на которой растут, уменьшают поражение других растений грибковыми заболеваниями, особенно фузариозом, и защищают их от нематод [13, 14]. Кроме того, водно-спиртовые экстракты из надземных частей растения можно использовать в качестве антибактериальных средств при лечении инфекционных заболеваний [15, 16].

Бархатцы также используются для фиторе-медиации почвы, загрязнённой нефтью [17]. В научной литературе весьма мало представлены исследования, связанные с фиторемедиационным потенциалом использования бархатцев на базе широкой географической сети ботанических садов, парков или дендрариев.

Дополнительным триггером при изучении культивирования декоративных растений на загрязнённых почвах могут служить полигуматы, экстрагированные из различного сырья. Вопросу взаимосвязи гуминовых кислот с абсорбцией тяжёлых металлов посвящён не один десяток работ [18 - 23]. С одной стороны, выступая как биостимулятор роста растений, они способны поддерживать эффективный рост, развитие и габитус растений, с другой, в зависимости от кислотности, влиять на закрепление (адсорбцию с образованием хелатных комплексов), либо, наоборот, повышение миграционной подвижности металлов в средах.

Целью настоящей работы было рассмотреть вопросы влияния совместной интродукции в среду полигуминовых кислот и токсичных концентраций Cr (III) на распределение последнего в надземных и подземных органах растения и изменения морфометрических показателей особей бархатцев.

Материал и методы. Опыт проводили на базе научно-образовательного центра при ЛГУ им. Пушкина (СПб. - г. Пушкин). Эксперимент закладывали в упрощённых гидропонных системах, как предложено в пособии по инновационной технологии выращивания декоративных растений [24]. В качестве климатической камеры была использована одна рабочая секция многоярусной гидропонной установки (1550^760^21000 мм), имеющей функции автополива и изменения времени инсоляции (фотопериодизма). Источником освещения служили LED-светильники полного (Full-) спектра - Ra (CRI) = 84,6; 4000К; PPFD (PAR) = 186,3/ мкмоль*м-2*с-1 (12400 Lx); Ee (ФАР) = 248,3 мватт/м2. Фотопериодизм составлял 16/8 ч (день/ночь). Замеры приходящего энергопотока света на рабочую площадь проводили с помощью люксметра (Voltcraft LX-1108, Germany) и спектрофотометра (OceanOptics STS-VIS, USA).

Дистанция подвеса светильников до апекальной точки побега составляла 30 см. Пересчёт вели согласно формуле для белого света [25].

Питательный раствор для культивирования готовился с использованием реактивов солей (хч) по следующему составу [26] (г/л):

Макроэлементы

NH4NO3 240,0

[Ca(H2PO4)2'7H2O] 500,0

KNO3 560,0

MgSO4 320,0

Микроэлементы

[Fe2(SO4)3-9H2O] 6,5

MnSO44H2O 0,5

НзВ03 0,8

(NH4)2MoO4 0,1

(CoNO^-4^0 0,1

ZnSO4 0,1

CuSO4 0,1

Отдельно в схему опыта были добавлены

варианты с внесением в питательную среду токсичных концентраций хрома в виде раствора соли Cr(NO3)3  9Н2О: 6, 12 и 18 ppm или 0,12, 0,24 и 0,34 ммоль/л (1 ПДК, 2 ПДК и 3 ПДК). Также на каждый из вариантов с металлом приходился один с интродукций 0,3%-ной суспензии гуминовых кислот, экстрагированных с помощью ультразвуковой кавитации (частота 35 кГц, давление 2 Вт/ см2) сапропеля донных отложений. Сапропель получен из месторождения деревни Ермолино, Псковская область. Всего, таким образом, было заложено семь вариантов, включая контроль (без гуматов и хрома), по пять повторностей.

Коммерчески приобретённые семена Tagetes erecta сорта Золотой век в количестве 5 шт. высаживали на плотики из пенополистирола с отверстиями, которые затем помещали в закрытые пластиковые сосуды (объём 1 л) для микро-клонального размножения с системой аэрации (Duchefa, Green Filter, Netherlands).

Схематичное изображение вида постановки эксперимента в гидроферме представлено на рисунке 1. Общая продолжительность эксперимента составляла 14 сут.

Выращенную биомассу растений разделяли на корни и надземную часть, промывали проточной водой и высушивали до абсолютно сухого веса в духовке при температуре 65 - 70 °C. Высушенные части растения детально по отдельности взвешивали на аналитических весах PA-64 (Ohaus, USA). Затем биомассу корней и стеблей измельчали вручную, используя прокалённые пестик и ступку, и подвергали дальнейшему гидролизу с использованием царской водки (3HCl : 1HNO3) (0,05M HCl и 0,5M HNO3) при 80 °C. В полученной жидкости определяли содержание хрома на атомно-абсорбционном спектрофотометре АА-7000 (Shimadzu, Japan).

Рис. 1 - Схематичное изображение постановки опыта с бархатцами с использованием многоярусной гидропонной установки и LED-освещением

Математические расчёты производили в программе Microsoft Office 2007.

Результаты исследования. Последовательное увеличение концентрации вводимого токсиканта в среду приводило к равноценному повышению его содержания в биомассе побегов и корней (рис. 2).

Рис. 2 - Концентрация поглощения хрома частями Tagetes erecta

Интродукция в среду сапропеля в среднем по вариантам привела к небольшому снижению накопления хрома: в побегах - на 24 %, в корнях - на 26 % (рис. 1).

Внесение гуматов также нивелировало инги-бирующее воздействие токсиканта на накопление биомассы у культиваров. Как и ожидалось, максимальный эффект был отмечен на контроле, причём в большей степени в стимуляции роста корней. В среднем прирост биомассы побегов на вариантах с совместной интродукцией гуматов и хрома составлял 16 % на побегах и 20 % - на корнях (рис. 3). Таким образом, показана обратная корреляция.

Снижение аккумуляции металлов можно связать с эффектом разбавления токсиканта при нарастании биомассы растений за счёт использования полигуматов. Либо, как было отмечено выше, снижение накопления токсиканта в биомассе связано с образованием хелатных комплексов металлов с гуматами в питательной жидкости, также блокирующих транслокацию хрома в растение.

2

CJ CJ

г.

i s

V S £

Ii =

О

а

¡E

-2

-гумат  + гумат

Побег

Корень

Контроль

12

IS

Рис. 3 - Биомасса частей Tagetes erecta при интродукции в среду токсичных концентраций хрома. Бары обозначают ошибки средних

Вывод. Дальнейшие исследования планируется проводить в почвах, с широким спектром сортов и концентраций гумат-металлы для уточнения и закрепления полученных данных.

Литература

1. Ранжирование химических элементов по их экологической опасности для почвы / С.И. Колесников, К.Ш. Казеев, В.Ф. Вальков [и др.] // Доклады Российской Академии сельскохозяйственных наук. 2010. № 1. С. 27 - 29.

2. Лукин С.В. Хром и никель в почвах Белгородской области // Агрохимический вестник. 2012. № 6. С. 4 - 6.

3. Лукин С.В. Мониторинг содержания хрома в сельскохозяйственных культурах и почвах // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 6. С. 54 - 55.

4. Водяницкий Ю.Н. Тяжёлые металлы и металлоиды в почвах. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2008. 86 с.

5. Гладков Е.А. Тяжёлые металлы как одни из основных загрязнителей почвенного покрова города Москвы // Auditorium. 2018. № 4 (20). С. 51- 54.

6. Накопление тяжёлых металлов декоративными цветочными культурами / Ю.А. Мажайский, С.В. Галь-ченко, Т.М. Гусева [и др.] // Успехи современной науки и образования. 2016. № 9. С. 203 - 205.

7. Фиторемедиация городских почв, загрязнённых тяжёлыми металлами, декоративными цветочными культурами / С.В. Гальченко, Ю.А. Мажайский, Т.М. Гусева [и др.] // Вестник Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина. 2015. № 4 (49). С. 144 - 153.

8. Kumar P., Pandey S., Krishna A.K., Pathak V., Sid-dique A. Phytoextraction of Lead, Chromium, Cadmium and Nickel by Tagetes Plant Grown at Hazardous Waste Site // Annals of Biology. 2018; 34 (3): 287 - 289.

9. Miao Q., Yan J. Comparison of three ornamental plants for phytoextraction potential of chromium removal from tannery sludge // Journal of Material Cycles and Waste Management. 2013; 15: 98 - 105.

10. Minisha T.M., Shah I.K., Varghese G.K., Kaushal R.K. Application of Aztec Marigold (Tagetes erecta L.) for phytoremediation of heavy metal polluted lateritic soil // Environmental Chemistry and Ecotoxicology. 2020; 3: 1 - 21.

11. Coelho L.C., Bastos A.R.R., Pinho P. J., Souza G.A., Carvalho J.G., Coelho V.A.T., Oliveira L.C.A., Domingues R.R., Faquin V. Marigold (Tagetes erecta): The Potential Value in the Phytoremediation of Chromium // Pedosphere. 2017; 27(3): 559 - 568.

12. Chitraprabha K., Sathyavathi S. Phytoextraction of chromium from electroplating effluent by Tagetes erecta (L.) // Sustainable Environment Research. 2018; 28(3): 128 - 134.

13. Тутова Т.Н. Морфометрические исследования растений Tagetes Erecta l. разных сортов // Вестник Удмуртского университета. Серия «Биология. Науки о Земле». 2015. № 2. С. 109 - 114.

14. Mir R.A., Ahanger M.A., Agarwal R.M. Marigold: from mandap to medicine and from ornamentation to remediation // American Journal of Plant Sciences. 2019; 10: 309 - 338.

15. Motamedi H., Seyyednejad S., Bakhtiari A., Vafaei M. Tagetes erecta, a potential medicinal plant for discovering a new antibacterial agent // Jentashapir Journal of Health Research. 2015; 6(4): 20 - 24.

16. Singh Y, Gupta A, Kannojia P (2020). Tagetes erecta (Marigold) - A review on its phytochemical and medicinal properties // Current Medical and Drug Research. 2020; 4 (1). Article ID 201.

17. Salim F., Setiadi Y., Sopandie D., Yani M. Adaptation selection of plants for utilization in phytoremediation of soil contaminated by crude oil // HAYATI Journal of biosciences. 2020; 27: 45 - 56.

18. Covelo E.F., Andrade M.L., Vega F.A. Heavy metal adsorption by humic umbrisols: selectivity sequences and competitive sorption kinetics // Journal of Colloid and Interface Science. 2004; 280: 1 - 8.

19. Liu A, Gonzalez R.D. Modeling adsorption of copper (II), cadmium (II) and lead (ll) on purified humic acid // Langmuir. 2000; 16: 3902 - 3909.

20. Yang X., Zhang S., Tian Y., Guo W., Wang J. The influence of humic acids on the accumulation of lead (Pb) and cadmium (Cd) in tabacco leaves grown in different soils // Journal of Soil Science and Plant Nutrition. 2013; 13: 43 - 53.

21. Wu S., Li R., Peng S., Liu Q., Zhu X. Effect of humic acid on transformation of soil heavy metals // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017; 207: 012089.

22. Park S., Kim K.S., Kang D., Yoon H., Sung K. Effects of humic acid on heavy metal uptake by herbaceous plants in soils simultaneously contaminated by petroleum hydrocarbons // Environmental Earth Sciences. 2013; 68: 2375 - 2384.

23. Klucakova M., Pavlikova M. Lignitic Humic Acids as Environmentally-Friendly Adsorbent for Heavy Metals // Journal of Chemistry. 2017. P. 1 - 5.

24. Галдина Т.Е. Инновационные технологии выращивания декоративных растений. Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2013. 188 с.

25. Sharakshane A. An easy estimate of the PFDD for a plant illuminated with white LEDs:1000 lx = 15 ^mol/s/m 2 // BioRxiv, 2018.

26. Еременко Л.Л. Цветочные растения на гидропонике в теплицах Сибири. Новосибирск: Наука, 1988. 160 с.

Ян Викторович Пухальский, младший научный сотрудник. ГАОУ ВО «Ленинградский государственный университет имени А.С. Пушкина». Россия, 196605, Санкт-Петербург, г. Пушкин, Петербургское шоссе, 10, pushkin@lengu.ru; Институт озероведения Российской академии наук - обособленное структурное подразделение ФГБУН «Санкт- Петербургский федеральный исследовательский центр Российской академии наук». Россия, 196105, г. Санкт-Петербург, ул. Севастьянова, 9, lake@limno.org.ru

Святослав Игоревич Лоскутов, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, директор НОЦ. ГАОУ ВО «Ленинградский государственный университет имени А.С. Пушкина». Россия, 196605, Санкт-Петербург, г. Пушкин, Петербургское шоссе, 10, pushkin@lengu.ru

Галина Викторовна Никитичева, младший научный сотрудник. ГАОУ ВО «Ленинградский государственный университет имени А.С. Пушкина». Россия, 196605, Санкт-Петербург, г. Пушкин, Петербургское шоссе, 10, pushkin@lengu.ru

Лариса Анатольевна Городнова, работник тепличного хозяйства, младший научный сотрудник. ГАОУ ВО «Ленинградский государственный университет имени А.С. Пушкина». Россия, 196605, Санкт-Петербург, г. Пушкин, Петербургское шоссе, 10, pushkin@lengu.ru

Алексей Савельевич Митюков, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник. Институт озероведения Российской академии наук - обособленное структурное подразделение ФГБУН «Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук» Россия, 196105, г. Санкт-Петербург, ул. Севастьянова, 9, lake@limno.org.ru

Jan V. Puhalsky, junior researcher. Pushkin Leningrad State University. 10, Petersburg highway, Pushkin, St. Petersburg, 196605, Russia, pushkin@lengu.ru; St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences, Institute of Limnology of the Russian Academy of Sciences. 9, Sevastyanova St., St. Petersburg, 196105, Russia, lake@limno.org.ru

SvyatoslavI. Loskutov, Candidate of Agriculture, Senior Researcher, Director of SEC. Pushkin Leningrad State University. 10, Petersburg highway, Pushkin, St. Petersburg, 196605, Russia, pushkin@lengu.ru

Galina V. Nikiticheva, junior researcher. Pushkin Leningrad State University. 10, Petersburg highway, Pushkin, St. Petersburg, 196605, Russia, pushkin@lengu.ru

Larisa A. Gorodnova, greenhouse worker, junior researcher. Pushkin Leningrad State University. 10, Petersburg highway, Pushkin, St. Petersburg, 196605, Russia, pushkin@lengu.ru

Aleksey S. Mityukov, Doctor of Agriculture, Senior Researcher. St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences, Institute of Limnology of the Russian Academy of Sciences. 9, Sevastyanova St., St. Petersburg, 196105, Russia, lake@limno.org.ru

-Ф-

Научная статья

УДК 581.1

doi: 10.37670/2073-0853-2021-90-4-88-92

Экологический анализ содержания пигментов в хвое лекарственного вида Juniperus communis L. в Башкирском заповеднике

Елена Александровна Тишкина1, 2

1 Ботанический сад УрО РАН

2 Уральский государственный лесотехнический университет

Аннотация. Статья посвящена экологическому анализу содержания фотосинтетических пигментов в хвое Juniperus communis (можжевельника обыкновенного) на основе физиологических, онтогенетических, популяционных, морфометрических и виталитетных параметров. Изучены параметры фотосинтетического аппарата Juniperus communis в пределах одного горного склона в контрастных условиях обитания - в горной степи и в сосновом редколесье Баширского заповедника. Местообитания различаются по уровню освещения, гидрологическому и термическому режимам. По результатам исследования выявили, что особи можжевельника обыкновенного в сосновом редколесье имеют преимущество перед особями, произрастающими в горной степи, за счёт функциональных особенностей фотосинтетического аппарата. Высокая фотосинтетическая способность хвои Juniperus communis в сосновом редколесье может характеризоваться как преадаптация к условиям горной степи, но при более сильном затенении можжевельник может испытывать нехватку освещения, к которому его фотосинтетический аппарат эволюционно не приспособлен. Показано, что в сосновом редколесье можжевельник формирует форму одноствольного деревца, а в горной степи - в виде многоствольного кустарника. Изменение жизненной формы растения связано с конкуренцией за световой ресурс. Преимущественным направлением роста у особей является рост в высоту, у можжевельника в горной степи рост идёт как в вертикальном, так и в горизонтальных направлениях. Выявленные особенности можжевельника позволяют ему активно внедряться в горную степь Башкирского заповедника.

Ключевые слова: Juniperus communis L., фотосинтетические пигменты, местообитание, онтогенетическая и популяционная структура, виталитетный спектр, морфометрические показатели.

Для цитирования: Тишкина Е.А. Экологический анализ содержания пигментов в хвое лекарственного вида Juniperus communis L. в Башкирском заповеднике // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 4 (90). С. 88 - 92. doi: 10.37670/2073-0853-2021-90-4-88-92.

Original article

Ecological analysis of the pigment content in the conifer of the medicinal species Juniperus communis L. in the Bashkir Nature Reserve

Elena A. Tishkina1, 2

1 Botanical Garden, Russian Academy of Sciences, Ural Branch

2 Ural State Forest Engineering University

Abstract. The article is devoted to the ecological analysis of the content of photosynthetic pigments in the needles of Juniperus communis (common juniper) on the basis of physiological, ontogenetic, population, mor-phometric and vitality parameters. The parameters of the photosynthetic apparatus of Juniperus communis were