Влияние атмосферного загрязнения на фотосинтезирующий аппарат Pinus sylvestris L. и Picea obovata ledeb. × P. Abies (L.) karst. в северной тайге бассейна Северной Двины

УДК

582.475:581.1:504.5

DOI:

Аннотация

В ельниках черничных свежих северной тайги бассейна Северной Двины при атмосферном загрязнении наблюдается увеличение содержания в однолетней хвое подроста и древостоя ели фотосинтетических пигментов, особенно хлорофилла. Вы-явлена обратная зависимость содержания пигментов в однолетней хвое подроста ели от расстояния до источника эмиссии. В сосняках черничных свежих и, особенно, сфагновых с приближением к источнику эмиссий (Архангельская ТЭЦ, Архангельский ЦБК) интенсивность фотосинтеза, содержание хлорофиллов и каротиноидов в однолетней хвое древостоя сосны существенно снижаются.

Сведения об авторах

С.Н. Тарханов, д-р биол. наук

С.Ю. Бирюков, канд. биол. наук, ст. науч. сотр.

Институт экологических проблем Севера УрО РАН, наб. Северной Двины, 23,
г. Архангельск, Россия, 163000

E-mail: tarkse@yandex.ru

Ключевые слова

атмосферное загрязнение, сосна, ель, хвоя, фотосинтез, фотосинтетические пигменты

Литература

1. Баженов А.В., Шевнин Ю.А. Оценка степени поражения фотосинтеза сосны обыкновенной аэротехногенными выбросами // Экология. 1998. № 4. С. 89‒91.

2. Влияние длительности воздействия токсичных поллютантов на состояние устьиц и фотосинтез хвои Pinus sylvestris L. / Л.К. Кайбияйнен, П. Харри, Г.И. Софронова, В.К. Болондинский // Физиология растений. 1995. Т. 42, № 5. С. 751‒757.

3. Вознесенский В.Л., Заленский О.А., Семихатова О.А. Методы исследования фотосинтеза и дыхания растений М.; Л.: Наука, 1965. 305 с.

4. Гирс Г.И. Физиология ослабленного дерева. Новосибирск: Наука, 1982. 255 с.

5. Загрязнение воздуха и жизнь растений / Под ред. М. Трешоу. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 535 с.

6. Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. К.: Наук. думка, 1978. 246 с.

7. Кирпичникова Т.В., Шавнин С.А., Кривошеева А.А. Состояние фотосинтетического аппарата хвои сосны и ели в зонах промышленного загрязнения при различных микроклиматических условиях // Физиология растений. 1995. Т. 42, № 1. С. 107‒113.

8. Коновалов В.Н., Тарханов С.Н., Костина Е.Г. Состояние ассимиляционного аппарата сосны обыкновенной в условиях аэрального загрязнения // Лесоведение. 2001. № 6. С. 43‒46.

9. Коршиков И.И. Адаптация растений к условиям техногенно загрязненной среды. К.: Наук. думка, 1996. 238 с.

10. Морфофизиологическая реакция Pinus sylvestris L. и Picea obovata Ledeb. при техногенном воздействии в условиях Северо-Запада России / В.Б. Придача,
Т.А. Сазонова, Т.Ю. Таланова, А.В. Ольчев // Экология. 2011. № 1. С. 25‒33.

11. Николаевский В.С. Биологические основы газоустойчивости растений. Новосибирск: Наука, 1979. 278 с.

12. Практикум по физиологии растений / Н.Н. Третьяков, Т.В. Карнаухов, Л.А. Паничкин [и др.]. М.: Агропромиздат, 1990. 271 c.

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

14. Тужилкина В.В., Ладанова Н.В., Плюснина С.Н. Влияние техногенного загрязнения на фотосинтетический аппарат сосны // Экология. 1998. № 2. С. 89‒93.

15. Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биологические методы в физиологии растений. М., 1971. С. 154‒170.

16. Active oxygen participation in chlorophyll destruction and lipid peroxidation in SO₂ — fumigated leaves of spinach / K. Shimazaki, T. Sakaki, N. Kondo, K. Sugahara // Plant &Cell Physiology. 1980. Vol. 21, N 7. Р. 1193‒1204.

17. Manninen S., Huttunen S. Needle and lichen sulfur analyses on two industrial gradients // Water, Air and Soil Pollution. 1991. Vol. 59. P. 153‒163.

18. Smith W.H. Air pollution and forest: Interactions between air contaminants and forest ecosystems. New York etc., 1981. 379 p.

19. Stefan K. Abgrenzung des Einflussbereiches verschidener Imissionsquellen mit Hielfe von Luft und Nadelanalysen auf dem Hauselberg bei Leolen // Mitt. Forstl. Bundesversuchs Anst. Wien. 1980. N 131. S. 79‒81.

20. Wulff A., Karenlampi L. Effects of long-term open-air exposure to fluoride, nitrogen compounds and SO₂ on visible symptoms, pollutant accumulation and ultrastructure of Scots pine and Norway spruce seedlings // Trees. 1996. Vol. 10. P. 157‒171.

Ссылка на английскую версию:

Influence of Air Pollution on the Photosynthetic Apparatus of Pinus sylvestris L. and Picea obovata Ledeb. × P. abies (L.) Karst. in the Northern Taiga, Northern Dvina Basin

Influence of Air Pollution on the Photosynthetic Apparatus of Pinus sylvestris L. and Picea obovata Ledeb. × P. abies (L.) Karst. in the Northern Taiga, Northern Dvina Basin

S.N. Tarkhanov, Candidate of Agriculture

S.Yu. Biryukov, Candidate of Biology, Senior Researcher

Institute of Ecological Problems of the North, Ural Branch of the Russian Academy
of Sciences, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 23, 163000, Arkhangelsk, Russia

E-mail: tarkse@yandex.ru

Under conditions of air pollution in fresh blueberry spruce forests, we detected increased content of photosynthetic pigments, especially chlorophyll, in annual needles of spruce undergrowth and trees. Further, we observed an inverse relationship between the pigment content in annual spruce needles and the distance from the emission source in blueberry stands. The rate of photosynthesis as well as chlorophyll and carotenoid content in annual pine needles in fresh blueberry forests, especially the sphagnous ones, were significantly reduced the closer they were to the source of emissions (Arkhangelsk Heat Station, Arkhangelsk Pulp and Paper Mill).

Keywords: air pollution, pine, spruce, needles, photosynthesis, photosynthetic pigments.

REFERENCES

1. Bazhenov A.V., Shevnin Yu.A. Otsenka stepeni porazheniya fotosinteza
sosny obyknovennoy aerotekhnogennymi vybrosami [Assessment of the Damage to Pine Photosynthesis Caused by Airborne Industrial Emissions]. Ekologiya, 1998, no. 4,
pp. 89‒91.

2. Kaybiyaynen L.K., Kharri P., Sofronova G.I., Bolondinskiy V.K. Vliyanie dlitel'nosti vozdeystviya toksichnykh pollyutantov na sostoyanie ust'its i fotosintez khvoi Pinus sylvestris L. [Effect of the Length of Exposure to Toxic Pollutants on the State of Stomata and Needle Photosynthesis in Pinus sylvestris L.]. Fiziologiya rasteniy, 1995,
vol. 42, no. 5, pp. 751‒757.

3. Voznesenskiy V.L., Zalenskiy O.A., Semikhatova O.A. Metody issledovaniya fotosinteza i dykhaniya rasteniy [Methods of Studying Plant Photosynthesis and Respiration]. Moscow, Leningrad, 1965. 305 p.

4. Girs G.I. Fiziologiya oslablennogo dereva [Weakened Tree Physiology]. Novosibirsk, 1982. 255 p.

5. Zagryaznenie vozdukha i zhizn' rasteniy [Air Pollution and Plant Life]. Ed. by
M. Treshou. Leningrad, 1988. 535 p.

6. Il'kun G.M. Zagryazniteli atmosfery i rasteniya [Atmospheric Pollutants and Plants]. Kiev, 1978. 246 p.

7. Kirpichnikova T.V., Shavnin S.A., Krivosheeva A.A. Sostoyanie fotosinteticheskogo apparata khvoi sosny i eli v zonakh promyshlennogo zagryazneniya pri razlichnykh mikroklimaticheskikh usloviyakh [Photosynthetic Apparatus in the Needles of Pine and Spruce Grown in Areas of Industrial Pollution Under Different Microclimatic Conditions]. Fiziologiya rasteniy, 1995, vol. 42, no. 1, pp. 107‒113.

8. Konovalov V.N., Tarkhanov S.N., Kostina E.G. Sostoyanie assimilyatsionnogo apparata sosny obyknovennoy v usloviyakh aeral'nogo zagryazneniya [State of Assimilation Apparatus of Scots Pine in the Air Pollution]. Lesovedenie, 2001, no. 6, pp. 43‒46.

9. Korshikov I.I. Adaptatsiya rasteniy k usloviyam tekhnogenno zagryaznennoy sredy [Plant Adaptation to Anthropogenic Pollution of the Environment]. Kiev, 1996. 238 p.

10. Pridacha V.B., Sazonova T.A., Talanova T.Yu., Ol'chev A.V. Morfofiziologicheskaya reaktsiya Pinus sylvestris L. i Picea obovata Ledeb. pri tekhnogennom vozdeystvii v usloviyakh Severo-Zapada Rossii [Morphophysiological Responses of Pinus sylvestris L. and Picea obovata Ledeb. to Industrial Pollution Under Conditions of
Northwestern Russia]. Ekologiya, 2011, no. 1, pp. 25‒33.

11. Nikolaevskiy V.S. Biologicheskie osnovy gazoustoychivosti rasteniy [Biological Basis of Gas Resistance in Plants]. Novosibirsk, 1979. 278 p.

12. Tret'yakov N.N., Karnaukhov T.V., Panichkin L.A., et al. Praktikum po fiziologii rasteniy [Practical Works on Plant Physiology]. Moscow, 1990. 271 p.

13. Tarkhanov S.N., Prozherina N.A., Konovalov V.N. Lesnye ekosistemy basseyna Severnoy Dviny v usloviyakh atmosfernogo zagryazneniya. Diagnostika sostoyaniya [Forest Ecosystems of the Northern Dvina Basin in Atmospheric Pollution. Analysis of the State]. Yekaterinburg, 2004. 333 p.

14. Tuzhilkina V.V., Ladanova N.V., Plyusnina S.N. Vliyanie tekhnogennogo zagryazneniya na fotosinteticheskiy apparat sosny [Effect of Industrial Pollution on the Photosynthetic Apparatus of Pine]. Ekologiya, 1998, no. 2, pp. 89‒93.

15. Shlyk A.A. Opredelenie khlorofillov i karotinoidov v ekstraktakh zelenykh list'ev [Determination of Chlorophylls and Carotenoids in Extracts of Green Leaves]. Biologicheskie metody v fiziologii rasteniy [Biological Methods in Plant Physiology]. Moscow, 1971, pp. 154‒170.

16. Shimazaki K., Sakaki T., Kondo N., Sugahara K. Active Oxygen Participation in Chlorophyll Destruction and Lipid Peroxidation in SO2 – Fumigated Leaves of Spinach. Plant & Cell Physiology, 1980, vol. 21, no. 7, pp. 1193‒1204.

17. Manninen S., Huttunen S. Needle and Lichen Sulfur Analyses on Two Industrial Gradients. Water, Air and Soil Pollution, 1991, vol. 59, pp. 153‒163.

18. Smith W.H. Air Pollution and Forest: Interactions Between Air Contaminants and Forest Ecosystems. New York, 1981. 379 p.

19. Stefan K. Abgrenzung des Einflussbereiches verschidener Imissionsquellen mit Hielfe von Luft und Nadelanalysen auf dem Hauselberg bei Leolen. Mitt. Forstl. Bundesversuchs Anst. Wien, 1980, no. 131, pp. 79‒81.

20. Wulff A., Karenlampi L. Effects of Long-Term Open-Air Exposure to
Fluoride, Nitrogen Compounds and SO₂ on Visible Symptoms, Pollutant Accumulation and Ultrastructure of Scots Pine and Norway Spruce Seedlings. Trees, 1996, vol. 10,
pp. 157‒171.