Реакции форм ели на техногенный стресс

РЕАКЦИИ ФОРМ ЕЛИ НА ТЕХНОГЕННЫЙ СТРЕСС

Тарханов С.Н., Щекалев Р.В.

Essential differentiations in a pigmentary complex between separate trees of considered forms offur-trees in conditions of active antropogenous pollution it is not revealed. Probably, it is connected by that the general metabolism of trees of furtrees in the given conditions is not broken, and they poorly differ on the vital conditions. The morphological forms offur-trees revealed on character of a bark possess high enough adaptive abilities in conditions anthropogenous stress.

Исследования проведены в ельниках травяного типа на удалении 4,5 км от Архангельского ЦБК в конце июня - начале июля 2005 года.

Морфологические формы ели, выделенные по типу строения коры, в более благоприятных условиях (ельниках травяных) достоверно (при критических значениях t и F) не различаются по средней величине содержания фотосинтетических пигментов и активности пероксидазы в однолетней хвое. Кислотность гомогената (рН) однолетней хвои гладкокорой формы существенно ниже (р < 0,001), чем у чешуекорой формы. Таким образом, установлено сходство и общий характер физиолого-биохимических процессов в условиях аэротехногенного загрязнения.

Показатель рН хвои чешуекорой и гладкокорой ели характеризуется очень низким уровнем эндогенной изменчивости по шкале С.А. Мамаева (1972), что свидетельствует о его функциональной важности. Уровень эндогенной вариации концентрации хлорофилла а, суммы хлорофиллов, каротиноидов и общей суммы пигментов хлоропластов (за редким исключением) очень низкий и низкий, а хлорофилла б - низкий и средний (за исключением одного дерева - C.V = 7-20%) у обеих форм ели. Активность пероксидазы хвои обеих форм ели характеризуется низким, средним и повышенным уровнем внутриорганизменной изменчивости.

Индивидуальная изменчивость концентрации пигментов в хвое значительно выше (средний уровень, для хлорофилла б - средний и повышенный уровень), чем эндогенная. То же можно отметить и в отношении активности пероксидазы (высокий уровень индивидуальной вариабельности) и рН (очень низкий уровень). По-видимому, эти функциональные показатели находятся под сильным генетическим контролем, обусловленным наследственными свойствами деревьев, биологическими особенностями вида, и в меньшей мере зависят от экзогенных факторов (светового, гидротермического режима и др.), влияющих на характер внутриорганизменной изменчивости признаков. В общем, можно отметить некоторую тенденцию меньшей эндогенной изменчивости функциональных признаков у форм ели, произрастающих в сравнительно благоприятных почвенно -гидрологических условиях, по сравнению с сосной в условиях постоянного избыточного увлажнения почв. Немаловажную роль при этом, видимо, играет и освещенность крон. Таким образом, довольно благоприятные лесорастительные условия снижают влияние внешней среды на внутриорганиз-

менную изменчивость функциональных признаков рассматриваемых форм ели в условиях аэротехногенного стресса.

Между отдельными деревьями ели с различной формой (тип коры) в условиях активного загрязнения наблюдаются различия по амплитуде эндогенной вариации функциональных признаков, особенно в отношении содержания пла-стидных пигментов и активности пероксидазы хвои, но в общем, в меньшей мере, чем у форм сосны (по ширине кроны), произрастающих в условиях корневой гипоксии и активного атмосферного загрязнения. Таким образом, уровень эндогенной изменчивости рассматриваемых физиолого -биохимических свойств зависит от индивидуальных особенностей деревьев. В ельниках травяной группы встречаются особи, как с широкой, так и узкой нормой реакции функциональных признаков на действие факторов внешней среды.

Слабая изменчивость признака свидетельствует о его функциональной важности. Резкие колебания рН клеточного сока хвои в пределах отдельного организма противоречили бы самому биологическому значению этого интегрированного показателя, отражающего особенности процессов в цитоплазме, от которого зависят функции многих ферментов (Илькун, 1978; Фрейберг и др., 2002). Известно (Егоров, 2002), что пределы, в которых может варьировать фенотип под влиянием экзогенных факторов, различны у разных особей, даже если они относятся к одной популяции. Способность к экологической пластичности может стать решающим фактором успешной адаптации деревьев разных форм ели к атмосферному загрязнению.

Отношение концентрации хлорофилла а к хлорофиллу б в 1-летней хвое деревьев гладкокорой формы ели в насаждениях травяной группы на расстоянии 4,5 км от Архангельского ЦБК колеблется в пределах от 1,75 до 2,86, а че-шуекорой ели - от 1,77 до 2,61. Отношение содержания хлорофилла и кароти-ноидов в пределах выборки изменяется в очень незначительных пределах у гладкокорой ели (2,04-2,29) и несколько больше у чешуекорой формы (1,672,26). Ранее (Тарханов и др., 2004) было установлено, что содержание кароти-ноидов в хвое ели вблизи источников выбросов Архангельской агломерации оставалось довольно стабильным. Не наблюдались также значительные изменения соотношения хлорофилла а и б. Таким образом, существенной дифференциации в пигментном комплексе между отдельными деревьями рассматриваемых форм ели в условиях активного аэротехногенного загрязнения не выявлено. Вероятно, это связано с тем, что общий метаболизм деревьев ели в данных условиях не нарушается, и они слабо различаются по своему жизненному состоянию. Следовательно, морфологические формы ели, выявленные по характеру строения коры (по -видимому, и другие) обладают достаточно высокими адаптационными способностями в условиях техногенного стресса.

Литература

Егоров Ю.В. О внутрииндивидуальной изменчивости организмов // Фундаментальная и прикладная проблемы популяционной биологии: Сб. тез. докл. IV Всерос. Популяционного семинара 2-6 дек. 2002 года. -Нижний Тагил, 2002. -С. 40-41.

Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. -Киев: Наук. Думка, 1978. -246 с.

Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Ртаевав на Урале). -М.: Наука, 1972.- 284 с.

Тарханов С.Н., Прожерина Н.А., Коновалов В.Н. Лесные экосистемы бассейна Северной Двины в условиях атмосферного загрязнения: диагностика состояния. -Екатеринбург: УрО РАН, 2004. -333 с.

Фрейберг И.А., Ермакова М.В., Стеценко С.К. Влияние пестицидов на морфологию и физиолого-биохимические показатели сеянцев сосны обыкновенной // Лесоведение. -2004. -№ 2. -С. 55-60.