Возрастная реверсия рангового распределения фракций надземной биомассы рода Salix L.. С. 180–186

УДК

630*5/6

DOI:

10.37482/0536-1036-2025-5-180-186

Аннотация

Органы растения выполняют множество различных функций. Листья обеспечивают поступление ассимилятов, ствол и ветви – фотосинтез, транспортировку воды и питательных веществ, а корни подают воду и элементы питания и способствуют физической устойчивости. Для достижения оптимальной работы на уровне растения в целом между этими функциями есть некая пропорциональность, которая опосредуется количеством биомассы в органах растения. Соотношение биомассы одного органа с биомассой другого известно как «распределение биомасс», которое является совокупным результатом динамического распределения ассимилятов с течением времени. Некоторыми реализациями распределения фракций биомассы растения являются негауссовские распределения, в частности, распределение Ципфа–Парето. На примере 6 хвойных родов Евразии было установлено, что регрессионный коэффициент уравнения Ципфа–Парето не является постоянным на протяжении всего периода роста растения, а в некотором установленном возрасте меняет знак. Цель настоящего исследования – сформировать базу данных о биомассе рода Salix L. и установить возраст реверсии фракций надземной биомассы. Использованы авторские и привлеченные исходные материалы в количестве 94 измерений надземной биомассы ив в возрасте от 1 до 79 лет на территории европейской части России. Исходные данные биомассы фракций ранжированы в убывающей последовательности: ствол, ветви, листва (соответственно i равно 1, 2 и 3) и аппроксимированы моделью в двойных логарифмических координатах, включающей в качестве независимых переменных не только ранг i, но также возраст дерева, его высоту и комбинированную переменную в виде произведения возраста на ранг i. Последняя оказалась статистически значимой на уровне вероятности P < 0,0001, а ее отрицательное значение отражает, что в некотором возрасте последовательность фракций надземной биомассы в убывающем порядке: листья, ветви, ствол – меняется на противоположную убывающую последовательность: ствол, ветви, листья – и возраст реверса составляет около 2 лет. Установленный факт возрастного реверса фракций надземной биомассы ивы и определение возраста дерева, в котором происходит реверс, являются вкладом в развитие теории распределения ассимилятов в растениях.

Сведения об авторах

А.А. Парамонов¹, канд. с.-х. наук, науч. сотр.; ResearcherID: ABH-7242-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0961-221X
А.А. Карабан^1,2, лаборант-исследователь, аспирант; ResearcherID: ABD-9818-2021,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2934-0303
В.А. Усольцев^3,4*, д-р c.-х. наук, проф.; ResearcherID: M-8253-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4587-8952
И.В. Цветков^1,2, канд. с.-х. наук; ResearcherID: AAY-6441-2021,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1559-3254
С.В. Третьяков^1,2, д-р с.-х. наук, проф.; ResearcherID: AAE-3861-2021,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5982-3114
И.С. Цепордей⁵, канд. с.-х. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: AAC-5377-2020,
¹Северный научно-исследовательский институт лесного хозяйства, ул. Никитова, д. 13, г. Архангельск, Россия, 163062; vagner93@inbox.ru, karaban@sevniilh-arh.ru, i.tsvetkov@narfu.ru, s.v.tretyakov@narfu.ru
²Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; karaban@sevniilh-arh.ru, i.tsvetkov@narfu.ru, s.v.tretyakov@narfu.ru
³Уральский государственный лесотехнический университет, ул. Сибирский тракт, д. 37, г. Екатеринбург, Россия, 620100; Usoltsev50@mail.ru*
⁴Уральский государственный экономический университет, ул. 8 марта/Народной воли, д. 62/45, г. Екатеринбург, Россия, 620144; Usoltsev50@mail.ru*

Ключевые слова

Salix L., фракции надземной биомассы растения, модель Ципфа–Парето, регрессионный анализ, возрастной реверс рангового распределения фракций

Для цитирования

Парамонов А.А., Карабан А.А., Усольцев В.А., Цветков И.В., Третьяков С.В., Цепордей И.С. Возрастная реверсия рангового распределения фракций надземной биомассы рода Salix L. // Изв. вузов. Лесн. журн. 2025. № 5. С. 180–186. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-5-180-186

Литература

1. Комаров А.С., Гинжул Л.К., Шанин В.Н., Быховец С.С., Бобкова К.С., Кузнецов М.А., Манов А.В., Осипов А.Ф. Особенности распределения биомассы бореальных видов деревьев по фракциям // Изв. РАН. Сер.: Биологич. 2017. No 6. С. 76–84. https://doi.org/10.1134/S1062359017060061
2. Парамонов А.А., Усольцев В.А., Третьяков С.В., Коптев С.В., Карабан А.А., Цветков И.В., Давыдов А.В., Цепордей И.С. Биомасса деревьев ивы и ее аллометрические модели в условиях Архангельской области // Леса России и хоз-во в них. 2022. No 4. С. 10–19. https://doi.org/10.51318/FRET.2022.27.41.002
3. Смирнов В.В. Органическая масса в некоторых лесных фитоценозах европейской части СССР. М.: Наука, 1971. 362 с.
4. Соловьев В.А., Нян Ч.Т.Т., Шорохова Е.В. Распределение углерода по фракциям фитомассы различных древостоев и лесного массива // Изв. С.-Петерб. лесотехн. акад. 2012. Вып. 198. С. 33–40.
5. Суховольский В.Г. Распределение фитомассы деревьев по фракциям и оценка биопродуктивности деревьев и насаждений // Лесоведение. 1996. No 1. С. 30–40.
6. Усольцев В.А., Цепордей И.С. Ранговое распределение фракций фитомассы деревьев в новом освещении // Сиб. лесн. журн. 2023. No 4. С. 41–51. https://doi.org/10.15372/SJFS20230404
7. Baskerville G.L. Use of Logarithmic Regression in the Estimation of Plant Biomass. Canadian Journal of Forest Research, 1972, vol. 2, no. 1, pp. 49–53. https://doi.org/10.1139/x72-009
8. Delerue F., Scattolin M., Atteia O., Cohen G.J.V., Franceschi M., Mench M. Biomass Partitioning of Plants under Soil Pollution Stress. Communications Biology, 2022, vol. 5, art. no. 365. https://doi.org/10.1038/s42003-022-03307-x
9. Delong V.A. Zipf’s Law and Zeta Distribution: Bachelor Thesis. Prague, Czech Technical University in Prague, 2011. 42 p.
10. Deng C., Ma F., Xu X., Zhu B., Tao J., Li Q. Allocation Patterns and Temporal Dynamics of Chinese Fir Biomass in Hunan Province, China. Forests, 2023, vol. 14, no. 2, art. no. 286. https://doi.org/10.3390/f14020286
11. Dolezal J., Jandova V., Macek M., Liancourt P. Contrasting Biomass Allocation Responses across Ontogeny and Stress Gradients Reveal Plant Adaptations to Drought and Cold. Functional Ecology, 2021, vol. 35, iss. 1, pp. 32–42. https://doi.org/10.1111/1365-2435.13687
12. Duanmu Z., Zhu Z., Zhao W., Chen A., Wang Z., Cao S., Li D., Luo Y., Myneni R.B. Changes in Leaf and Root Carbon Allocation of Global Vegetation Simulated by the Optimally Integrated Ecosystem Models. Agricultural and Forest Meteorology, 2025, vol. 362, art. no. 110366. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2024.110366
13. Freschet G.T., Swart E.M., Cornelissen J.H.C. Integrated Plant Phenotypic Responses to Contrasting Above- and Below-Ground Resources: Key Roles of Specific Leaf Area and Root Mass Fraction. New Phytologist, 2015, vol. 206, iss. 4, pp. 1247–1260. https://doi.org/10.1111/nph.13352
14. Liu R., Yang X., Gao R., Hou X., Huo L., Huang Z., Cornelissen J.H.C. Allometry Rather than Abiotic Drivers Explains Biomass Allocation among Leaves, Stems and Roots of Artemisia across a Large Environmental Gradient in China. Journal of Ecology, 2021, vol. 109, iss. 2, pp. 1026–1040. https://doi.org/10.1111/1365-2745.13532
15. Poorter H., Jagodzinski A.M., Ruiz-Peinado R., Kuyah S., Luo Y., Oleksyn J., Usoltsev V.A., Buckley T.N., Reich P.B., Sack L. How does Biomass Allocation Change with Size and Differ among Species? An Analysis for 1200 Plant Species from Five Continents. New Phytologist, 2015, vol. 208, iss. 3, pp. 736–749 https://doi.org/10.1111/nph.13571
16. Skarpaas O., Meineri E., Bargmann T., Pötsch C., Töpper J., Vandvik V. Biomass Partitioning in Grassland Plants along Independent Gradients in Temperature and Precipitation. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 2016, vol. 19, pp. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.ppees.2016.01.006
17. Temme A.A., Liu J.C., Cornwell W.K., Aerts R., Cornelissen J.H.C. Hungry and Thirsty: Effects of CO2 and Limited Water Availability on Plant Performance. Flora, 2019, vol. 254, pp. 188–193. https://doi.org/10.1016/j.flora.2018.11.006
18. Tsogtsaikhan T., Yang X., Gao R., Liu J., Tang W., Liu G., Ye X., Huang Z. Biomass Allocation between Reproductive and Vegetative Organs of Artemisia along a Large Environmental Gradient. BMC Plant Biology, 2025, vol. 25, art. no. 27. https://doi.org/10.1186/s12870-024-06030-3
19. Umaña M.N., Needham J., Fortunel C. From Seedlings to Adults: Linking Survival and Leaf Functional Traits over Ontogeny. Ecology, 2025, vol. 106, iss. 1, art. no. e4469. https://doi.org/10.1002/ecy.4469
20. Vasseur F., Exposito-Alonso M., Ayala-Garay O.J., Wang G., Enquist B.J., Vile D., Violle C., Weigel D. Adaptive Diversification of Growth Allometry in the Plant Arabidopsis thaliana. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2018, vol. 115, iss. 13, pp. 3416–3421. https://doi.org/10.1073/pnas.1709141115