Изменчивость берёзы повислой по содержанию бетулина и суберина в бересте в зависимости от диаметра деревьев на одной пробной площади

Литература

1. Колесников А.И. Декоративная дендрология. М.: Издательство «Лесная промышленность», 1974. 704 с.

2. Годнев Е.Д. Опыты по разведению экзотов в Бузулукском бору// Бузулукский бор: Общий очерк и лесные культуры. М., Л.: Гослесбумиздат, 1949. Т.1. С. 98 - 142.

3. Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений. М.: Наука, 1972. 284 с.

4. Зайцев Г.Н. Методика биометрических расчётов. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1973. С. 89 - 132.

5. ГОСТ 13056.4 — 67. Семена деревьев и кустарников. Методы определения массы 1000 семян. Введ. с 01.07.1968. М.: Гос. ком. стандартов, 1977. 3 с.

6. Князева С.Г. Изменчивость морфологических признаков сибирских видов можжевельника // Лесоведение. 2007. № 1. С. 65 — 69.

7. Кожевников А.П., Тишкина Е.А. Эндогенная и эколого-географическая изменчивость можжевельника обыкновенного на Южном и Среднем Урале // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 6 (44). С. 13 - 16.

8. Фаркушина Г.Г., Путенихин В.П. Параметры генеративных органов можжевельника обыкновенного на Южном Урале // Научные ведомости Белгородского государственного университета. 2011. № 9 (104). С. 324 - 328.

9. Харламова С.В. Внутрипопуляционная изменчивость можжевельника обыкновенного // Экология и генетика популяций. Йошкар-Ола, 1998. С. 314 — 316.

10. Базурт О.С. Эколого-географическая изменчивость можжевельника обыкновенного (Juniperus communis L.^ лесах Архангельской области: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук. Архангельск, 2007. 18 с.

Изменчивость берёзы повислой по содержанию бетулина и суберина в бересте в зависимости от диаметра деревьев на одной пробной площади

Р. И. Винокурова, д.б.н., профессор, И. Ю. Трошкова, к.б.н., А.И.Винокуров, кх.н., ФГБОУ ВО Поволжский ГТУ

Береста берёзы повислой Betula pendula Roth., содержащая до 50% экстрактивных веществ, представляет потенциальный интерес для химической переработки с целью получения новых продуктов и биологически активных веществ. Утилизация бересты, содержащей ценные природные соединения, является актуальной. В результате окорки берёзовой древесины на деревообрабатывающих и целлюлозно-бумажных предприятиях скапливается огромное количество берёзовой коры в качестве отходов. Тритерпеновый спирт бетулин — основной компонент экстрактивных веществ, извлекаемых из бересты. Благодаря доступности сырья, простоте извлечения, ряду ценных свойств и низкой токсичности бетулин имеет многообразные возможности для применения в различных отраслях. Наряду с бетулином из бересты извлекается суберин, липофильное высокомолекулярное вещество из клеточных оболочек опробковевших тканей. Продукты конденсации суберина используются для синтеза поверхностно-активных и плёнкообразующих материалов.

Работы по изучению индивидуальной изменчивости функциональных признаков Betula pendula недостаточно полные. Сведений по изменчивости отдельных особей Betula pendula в пределах популяции по накоплению бетулина и суберина в бересте деревьев в литературе не встретилось. Систематизированных и детальных исследований изменчивости Betula pendula по содержанию бету-лина и суберина в бересте на данной территории не проводилось.

Материал и методы исследования. Цель данного исследования — изучение изменчивости Betula pendula по содержанию бетулина и суберина в бересте деревьев, произрастающих на территории Республики Марий Эл (РМЭ) в естественных

популяциях Betula pendula [1, 2] на одной пробной площади (ПП). На данной ПП в условиях сураменей сформировался березняк липовый (С2), занимающий хорошо дренированные почвы на слабых склонах. Состав древостоя 6Б2Лп2Е. Относительная полнота древостоя 0,7; класс бонитета II; Аср. 63 года, Нср. 25,8 м; Бср. 25,3 см. Образцы бересты 5Ч5 см отбирали индивидуально с каждого из 18 модельных деревьев (МД) на высоте ствола 1,3 м в четырёх геодезических направлениях. Диаметр деревьев составлял от 11 до 31 см.

Для извлечения экстрактивных веществ бетулина и суберина использовали совмещённый способ [3]. Обработку экспериментального материала проводили методами корреляционного и регрессионного анализов, описательной статистики с использованием программ Статистика, SPSS и Microsoft Excel.

Результаты исследования. Результаты химических анализов содержания бетулина и суберина в бересте деревьев Betula pendula разного диаметра в одной популяции и средние значения изученных показателей приведены в таблицах 1 и 2.

Из представленных данных следует, что лимиты фактических значений содержания изучаемых веществ в бересте Betula pendula (8,42 — 16,78% для бетулина и 7,69 — 16,78% для суберина) отличаются значительно. Средние значения содержания бетулина (13,83%) и суберина (13,95%) в бересте деревьев Betula pendula разного диаметра, произрастающих в одинаковых условиях, почти равнозначны.

Величина коэффициента вариации диаметра деревьев Betula pendula (23,41%) показывает повышенный уровень изменчивости этого показателя. Коэффициенты вариации содержания бетулина и суберина в бересте (16,91% и 16,53% соответственно) характеризуют средний уровень изменчивости этих веществ в данной популяции Betula pendula.

1. Содержание бетулина и суберина в бересте деревьев Betula pendula разного диаметра

в пределах одной популяции

№ п/п D, см Сбет, % Ссуб, % № п/п D, см Сбет, % Ссуб, %

1 11,0 8,42±2,01 7,69±0,47 10 24,5 14,2±2,12 14,19±1,19

2 14,0 10,85±0,10 13,32±0,91 11 25 13,78±0,64 13,98±1,79

3 16,0 10,55±2,05 14,18±0,73 12 25,5 13,55±0,69 14,59±0,10

4 18,0 13,45±1,02 16,24±1,15 13 26 14,24±0,07 14,38±0,69

5 20,0 16,56±2,06 15,71±2,32 14 26,5 15,66±2,92 14,91±1,03

6 21,5 16,78±0,36 16,2±0,53 15 27 15,36±1,97 13,34±0,73

7 22,5 15,4±0,46 16,78±1,66 16 27,5 14,49±0,52 11,43±0,95

8 23,6 16,32±0,47 15,44±0,67 17 29,5 14,89±1,07 14,47±0,21

9 24 14,03±0,23 14,52±0,24 18 31,2 10,45±0,69 9,68±0,36

2. Статистические показатели содержания бетулина и суберина в бересте деревьев Betula pendula разного диаметра в пределах одной популяции

3. Результаты дисперсионного анализа содержания бетулина в бересте деревьев Betula pendula в зависимости от диаметра

Показатель Х И, а -^-min X N V,%

D, см 22,96 1,27 5,38 11,0 31,2 18 23,41

Сбет.% 13,83 0,55 2,34 8,42 16,78 18 16,91

Ссуб% 13,95 0,54 2,31 7,69 16,78 18 16,53

Показатель коэффициента вариации для бетулина (16,91%) превышает это значение, выявленное при изучении содержания бетулина (10,75%) в бересте деревьев Betula pendula различного географического происхождения [1]. Для суберина это значение (16,53%) меньше показателя, полученного при изучении географической изменчивости (18,52%) деревьев Betula pendula [1].

Представляло интерес сравнить полученные данные с результатами для усреднённого образца бересты. Усреднённый образец бересты взят с 10 деревьев диаметром от 21 до 29,5 см.

Значения содержания бетулина (17,47±0,49%) и суберина (17,77±0,72%) в усреднённом образце несколько выше содержания бетулина и суберина в бересте деревьев Betula pendula разного диаметра в пределах одной популяции.

По данным однофакторного дисперсионного анализа, диаметр деревьев влияет на содержание бетулина ^фаи = 13,01> Fo^=2,41) (табл. 3) и суберина ^факт=8,83> F0005=2,41) (табл. 4) в бересте Betula pendula. Последнее подтверждается значениями доли влияния фактора на изменчивость содержания бетулина (Ра=57,15%) и суберина (Ра=46,52%) в бересте деревьев.

Характер зависимости содержания бетулина и суберина в бересте деревьев Betula pendula разного диаметра описывается уравнениями: для бетулина:

Сбет=0,294*D2•()64*exp(-0,092*D)-7,711, для суберина:

Сб=0,757*D1•853*exp(-0,091*D)-15,504

Источник варьирования ss df ms F факт' Р^бл- пРи Р=0,005 Ра, %

Общее 346,58 53 -

Межгрупповое 199,40 5 39,88 13,01 2,41 57,15

Внутри- групповое (случайное) 147,19 48 3,07

4. Результаты дисперсионного анализа содержания суберина в бересте деревьев Betula pendula

в зависимости от диаметра

Источник варьирования ss df ms F факт- Ртабл- пРи Р=0,005 Ра, %

Общее 310,40 53 -

Межгрупповое 148,71 5 29,74 8,83 2,41 46,52

Внутри- групповое (случайное) 161,69 48 3,37

С

бет 18

16 14 12 10 8 6

6 ° 8 о

Ю—1 3.0...... 3 16 Ss? 17 о

/ ( 9

18 о

1 о / R2 =0,7 1

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

D, см

Графическое изображение моделей (1) и (2) представлено на рисунках 1 и 2.

Рис. 1 - Зависимость содержания бетулина в бересте деревьев Betula pendula от диаметра

4

С 18

16 14 12 10 8 6

4 6 7 о

\3 5 9, —А2 о л 14 о ¿13 17 о

У 0и11 15°^

/ 160

/ R2 Л= = 0,8 22, >3 53 % ) о 18

/

5. Фактические и расчётные значения содержания бетулина в бересте деревьев Betula pendula от диаметра

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

D, см

Рис. 2 - Зависимость содержания суберина в бересте деревьев Betula pendula от диаметра

Фактические и расчётные значения содержания бетулина и суберина в бересте деревьев Betula pendula разного диаметра по моделям приведены в таблицах 5 и 6.

Значения максимальной относительной погрешности моделей составляют для бетулина — 18,07% и для суберина — 22,53% (табл. 5, 6), что сопоставимо со значениями коэффициентов вариации изучаемых веществ на данной ПП (табл. 2). Коэффициент детерминации R2 модели (1) составляет 0,71 и модели (2) — 0,83.

При увеличении диаметра деревьев от 11 до 20 см происходит накопление бетулина и суберина в пробковых клетках. Максимальное содержание изучаемых веществ в бересте наблюдается при значениях диаметра деревьев 22 — 24 см, что соответствует 6 — 7-му классу возраста деревьев Betula pendula II класса бонитета. С возрастанием диаметра деревьев от 21,5 до 31,2 см содержание изучаемых веществ в бересте Betula pendula уменьшается.

Представляло интерес описать зависимость содержания бетулина и суберина в бересте Betula pendula применительно к любой пробной площади, приняв значения диаметра деревьев в долях от среднего значения для данной ПП (Rd — редукционное число):

Rd=D1/Dcp.

Полученные математические модели имеют вид: для бетулина:

С6ет=34,11бх

Коэффициент детерминации моделей (3) и (4) составляет 0,73 и 0,81 соответственно. Максимальная относительная погрешность представленных моделей равна 15,67 и 23,30%.

№ п/п D, см А эксп. А расч. 8 Д, %

1 11,0 8,42 7,34 1,08 14,72

2 14,0 10,85 11,08 -0,23 -2,03

3 16,0 10,55 12,88 -2,33 -18,07

4 18,0 16,56 14,13 -0,68 -4,81

5 20,0 16,56 14,87 1,69 11,35

6 21,5 16,78 15,13 1,65 10,92

7 22,5 15,40 15,17 0,23 1,52

8 23,6 16,32 15,11 1,21 8,02

9 24,0 14,03 15,06 -1,03 -6,84

10 24,5 14,20 14,98 -0,78 -5,22

11 25,0 13,78 14,88 -1,10 -7,42

12 25,5 13,55 14,77 -1,22 -8,25

13 26,0 14,24 14,64 -0,40 -2,70

14 26,5 15,66 14,49 1,17 8,10

15 27,0 15,36 14,32 1,04 7,24

16 27,5 14,49 14,14 0,35 2,45

17 29,5 14,89 13,31 1,58 11,91

18 31,2 10,45 12,47 -2,02 -16,17

6. Фактические и расчётные значения содержания суберина в бересте деревьев Betula pendula от диаметра

№ п/п D, см Аэксп. Арасч 8 Д, %

1 11,0 7,69 8,14 -0,45 -5,58

2 14,0 13,32 12,63 0,69 5,43

3 16,0 14,18 14,53 -0,35 -2,44

4 18,0 16,24 15,64 0,60 3,82

5 20,0 15,71 16,06 -0,35 -2,15

6 21,5 16,20 15,98 0,22 1,40

7 22,5 16,78 15,76 1,02 6,45

8 23,6 15,44 15,40 0,04 0,26

9 24,0 14,52 15,24 -0,72 -4,71

10 24,5 14,19 15,01 -0,82 -5,49

11 25,0 13,98 14,77 -0,79 -5,34

12 25,5 14,59 14,50 0,09 0,60

13 26,0 14,38 14,22 0,16 1,13

14 26,5 14,91 13,92 0,99 7,14

15 27,0 13,34 13,60 -0,26 -1,90

16 27,5 11,43 13,27 -1,84 -13,84

17 29,5 14,47 11,81 2,66 22,53

18 31,2 9,68 10,45 -0,77 -7,40

Выявляется практически одинаковый характер накопления бетулина и суберина в бересте Betula pendula в пределах одной пробной площади (рис. 1, 2) и на любой ПП (рис. 3, 4). Кривые на рисунках 3 и 4 показывают оптимальное накопление бетулина

4

при значениях Rd от 0,8 до 1,1, а суберина — при Rd от 0,7 до 1,0.

С,

бет' 18

16

14

12

10

4

5 О 6 о 8 о

10 0 о 15 О 13\° . 17 6 о

4 9 ° 9 11 °12

2/ 3 о 18% о

1/ r2= д= =0,73 15 67 %

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3

Rd

Рис. 3 - Зависимость содержания бетулина в бересте деревьев Betula pendula от Rd

Ссуб.,% 18

16

14

12

10

4

4 7 6п

...... О _ 12 14 «Ц13 17 О

V -Т0-о 11 1?

16°

R2 О \ 18

Д= :23,3 0 %

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3

Rd

Рис. 4 - Зависимость содержания суберина в бересте деревьев Betula pendula от от Rd

Следовательно, в пределах отдельно взятой пробной площади максимальное количество бету-лина и суберина накапливается в бересте деревьев Betula pendula, отличающихся лучшими адаптивными способностями.

Вывод. Выявлена изменчивость содержания бетулина и суберина в бересте деревьев Betula pendula, произрастающих в пределах одной ПП, обусловленная индивидуальными условиями роста и развития отдельных деревьев Betula pendula внутри популяции. Полученные результаты согласуются с данными авторов [4 — 6], показавших, что в коре лиственных деревьев содержание экстрактивных веществ в большей степени зависит от их индивидуальных свойств, нежели от географических условий произрастания.

Полученные данные представляют практический интерес. Для отбора проб бересты с целью максимального извлечения бетулина и суберина следует выбирать спелые древостои, причём для II класса бонитета оптимальным является диаметр деревьев 22 — 24 см.

Литература

1. Винокурова Р.И., Трошкова И.Ю. Изменчивость накопления бетулина и суберина в бересте Betula pendula в зависимости от географической зональности // Лесной журнал. 2008. Вып 3. С. 126 - 129.

2. Винокурова Р.И., Трошкова И.Ю., Винокуров А.И. Оценка биоиндикационных свойств бетулина и суберина в бересте берёзы повислой // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Лес. Экология. Природопользование. 2009. № 1. С. 81 - 87.

3. Автор. св-во 382657 СССР, МКИ1 С 08h 5/04. Способ выделения бетулина и суберина / Т.И. Федорищев, В.Г. Калайков (СССР). №1472003/23 - 4; заявл. 14.08.70; опубл. 23.05.73; Бюл. № 23.

4. Родионов В.С. Изменения в мембранных липидах растений при пониженных температурах // Липидный обмен древесных растений в условиях Севера. Петрозаводск, 1983. С. 4 - 68.

5. Черняева Г.Н., Долгодворова С.Я., Бондаренко С.М. Экстрактивные вещества берёзы. Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1986. 123 с.

6. Черняева Г.Н. Долгодворова С.Я., Степень Р.А. Утилизация древесной биомассы. Красноярск, 1987. 166 с.

8

6

8

6

Фенологические наблюдения за тополем башкирским пирамидальным Березина - Левашова на территории г. Уфы

Л.Н. Блонская, к.б.н., С.И. Муфтахова, аспирантка, ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ

В условиях современного города важной является проблема сохранения и оздоровления среды, окружающей человека, формирования условий, благотворно влияющих на его психофизическое состояние, развития всех видов транспорта, повышения с каждым годом тонуса городской жизни. Важную роль в решении этой проблемы играет озеленение [1].

Зелёные насаждения на территории города выполняют множество санитарно-гигиенических функций: очищают городской воздух от пыли, значительно уменьшают вредную концентрацию находящихся в воздухе газов, выделяют летучие и нелетучие вещества — фитонциды, обладающие способностью убивать вредные для человека болезнетворные бактерии или тормозить их развитие [2]. Это влияет на жизнедеятельность растений и на смену их фенологических фаз. С этой целью было изучено влияние комплекса антропогенных