Динамика фотосинтетического пигментного комплекса сосны обыкновенной в связи с климатическими факторами на Европейском Севере. C. 64–77

УДК

582.475.4:631.524.6

DOI:

10.37482/0536-1036-2026-1-64-77

Аннотация

Более высокую чувствительность к климатическим изменениям среди древесных пород имеют хвойные, в частности, сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Целью работы является оценка динамики содержания фотосинтетических пигментов в хвое сосны обыкновенной в связи с изменением климатических факторов в условиях постоянного избыточного увлажнения почв северной тайги. Исследование проводили в кустарничково-сфагновых сосняках на болотных торфяных почвах в устье р. Северной Двины. На постоянных пробных площадях в период с 1998 по 2019 гг. у 20–50 деревьев сосны отбирали образцы 1-летней хвои, у которой фотометрическим методом определяли содержание хлорофиллов и каротиноидов. Изучение сезонной динамики показателей фотосинтетического пигментного комплекса хвои сосны, проведенное в 2013–2016 гг., показало, что содержание зеленых пигментов начинает существенно снижаться только при наступлении морозов в ноябре. Положительная температура в сентябре–октябре способствует синтезу хлорофиллов, что может негативно сказаться на закаливании деревьев перед зимовкой. В осенне-зимний период наблюдается активное накопление в хвое каротиноидов, что следует рассматривать как адаптивную реакцию, направленную на развитие устойчивости фотосинтетического аппарата сосны к меняющимся условиям среды. В мае–июне 1998–2019 гг. установлено сходство в динамике среднемесячной температуры воздуха и содержания хлорофилла а и каротиноидов в хвое. Для этого промежутка времени отмечена положительная корреляция концентрации хлорофилла а с температурой воздуха. Таким образом, в начале и в период активной вегетации в условиях северной тайги положительная температура оказывает стимулирующее действие на формирование фотосинтезирующего аппарата хвои сосны. В условиях избыточного увлажнения за 20 лет количество осадков не оказало значительного влияния на содержание фотосинтетических пигментов в хвое сосны.

Сведения об авторах

С.Н. Тарханов*, д-р биол. наук, зав. лаб., гл. науч. сотр.; ResearcherID: ABG-7237-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9037-8995
Н.А. Прожерина, канд. биол. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: A-5917-2013,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5067-7007
Е.А. Пинаевская, канд. биол. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: ABB-6293-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1877-1412
Ю.Е. Аганина, канд. биол. наук, науч. сотр.; ResearcherID: ABB-6305-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6069-8979

Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лавёрова УрО РАН, просп. Никольский, д. 20, г. Архангельск, Россия, 163020; tarkse@yandex.ru*, pronad1@yandex.ru, aviatorov8@mail.ru, julja-a30@rambler.ru

Ключевые слова

Pinus sylvestris L., динамика фотосинтетических пигментов, климатические факторы, температура, количество осадков, избыточное увлажнение

Для цитирования

Тарханов С.Н., Прожерина Н.А., Пинаевская Е.А., Аганина Ю.Е. Динамика фотосинтетического пигментного комплекса сосны обыкновенной в связи с климатическими факторами на Европейском Севере // Изв. вузов. Лесн. журн. 2026. № 1. С. 64–77. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-1-64-77

Литература

1. Веретенников А.В. Влияние временного избыточного увлажнения на физиологические процессы древесных растений. М.: Наука, 1964. 87 с.
2. Веретенников А.В. Метаболизм древесных растений в условиях корневой аноксии. Воронеж: Воронежский ун-т, 1985. 152 с.
3. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2014. 59 с.
4. Гисметео. Режим доступа: http://gismeteo.ru/diary/3915/ (дата обращения: 31.10.22).
5. Грищенко И.В. Климат Архангельской области. Архангельск: Типография А4, 2017. 203 с.
6. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2021 год. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). М., 2022. 110 с.
7. Есичев А.О. Корреляция признаков пигментного состава хвои представителей рода лиственница (Larix Mill.) в дендропарке Сергачского лесничества Нижегородской области // Изв. вузов. Лесн. журн. 2018. No 3. С. 43–53. https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2018.3.43
8. Замолодчиков Д.Г., Краев Г.Н. Влияние изменений климата на леса России: зафиксированные воздействия и прогнозные оценки // Устойчивое лесопользование. 2016. No 4 (48). С. 23–31.
9. Маслова Т.Г., Мамушина Н.С., Шерстнева О.А., Буболо Л.С., Зубкова Е.К. Структурно-функциональные изменения фотосинтетического аппарата у зимневегетирующих хвойных растений в различные сезоны года // Физиология растений. 2009. Т. 56, No 5. С. 672–681. https://doi.org/10.1134/S1021443709050045
10. Мохов И.И., Елисеев А.В., Демченко П.Ф., Хон В.Ч., Акперов М.Г., Аржанов М.М., Карпенко А.А., Тихонов B.А., Чернокулъский А.В., Сигаева Е.В. Климатические изменения и их оценки с использованием глобальной модели ИФА РАН // Докл. Рос. акад. наук. 2005. Т. 402, No 2. С. 243–247.
11. Практикум по физиологии растений / под ред. Н.Н. Третьякова, Т.В. Карнауховой, Л.А. Паничкина и др. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1990. 271 с.
12. Тужилкина В.В. Пигментный комплекс хвои сосны в лесах Европейского северо-востока // Лесоведение. 2012. No 4. С. 16–23.
13. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Северо-Евразийский Климатический центр. Режим доступа: http://seakc.meteoinfo.ru/ (дата обращения: 31.10.22).
14. Яцко Я.Н., Дымова О.В., Головко Т.К. Пигментный комплекс зимне- и вечнозеленых растений в подзоне средней тайги европейского Северо-Востока // Ботанич. журн. 2009. Т. 94, No 12. С. 1812–1820.
15. Beaulieu J., Rainville A. Adaptation to Climate Change: Genetic Variation is Both a Short- and a Long-Term Solution. The Forestry Chronicle, 2005, vol. 81, no. 5, pp. 704– 709. https://doi.org/10.5558/tfc81704-5
16. Björkman O. Responses to Different Quantum Flux Densities. Physiological Рlant Еcology I. Encyclopedia of Plant Physiology. Berlin, Heidelberg, Springer Publ., 1981, vol. 12, pp. 57–107. https://doi.org/10.1007/978-3-642-68090-8_4
17. Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Ed. by R.K. Pachauri, L.A. Meyer. Switzerland, Geneva, IPCC, 2014. 151 p.
18. Demmig-Adams B., Adams III W.W. Photoprotection in an Ecological Context: The Remarkable Complexity of Thermal Energy Dissipation. New Phytologist, 2006, vol. 172, iss. 1, pp. 11–21. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2006.01835.x
19. Dyderski M.K., Paź S., Frelich L.E., Jagodziński A.M. How Much Does Climate Change Threaten European Forest Tree Species Distributions? Global Change Biology, 2018, vol. 24, iss. 3, pp. 1150–1163. https://doi.org/10.1111/gcb.13925
20. Huang J.-G., Bergeron Y., Berninger F., Zhai L., Tardif J.C., Denneler B. Impact of Future Climate on Radial Growth of Four Major Boreal Tree Species in the Eastern Canadian Boreal Forest. PLoS One, 2013, vol. 8, iss. 2, art. no. e56758. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056758
21. Ivanov L.A., Ivanova L.A., Ronzhina D.A., Yudina P.K. Changes in the Chlorophyll and Carotenoid Contents in the Leaves of Steppe Plants along a Latitudinal Gradient in South Ural. Russian Journal of Plant Physiology, 2013, vol. 60, pp. 812–820. https://doi.org/10.1134/S1021443713050075
22. Kapeller S., Lexer M.J., Geburek T., Hiebl J., Schueler S. Intraspecific Variation in Climate Response of Norway Spruce in the Eastern Alpine Range: Selecting Appropriate Provenances for Future Climate. Forest Ecology and Management, 2012, vol. 271, pp. 46–57. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2012.01.039
23. Öquist G., Huner N.P.A. Photosynthesis of Overwintering Evergreen Plants. Annual Review of Plant Biology, 2003, vol. 54, pp. 329–355. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.54.072402.115741
24. Rehfeldt G.E., Tchebakova N.M., Milyutin L.I., Parfenova E.I., Wykoff W.R., Kouzmina N.A. Assessing Population Responses to Climate in Pinus sylvestris and Larix spp. of Eurasia with Climate-Transfer Models. Eurasian Journal of Forest Research, 2003, vol. 6, iss. 2, pp. 83–98.
25. Rehfeldt G.E., Tchebakova N.M., Parfenova Ye.I., Wykoff W.R., Kuzmina N.A., Milyutin L.I. Intraspecific Responses to Climate in Pinus sylvestris. Global Change Biology, 2002, vol. 8, iss. 9, pp. 912–929. https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.2002.00516.x
26. Savolainen O., Bokma F., García-Gil R., Komulainen P., Repo T. Genetic Variation in Cessation of Growth and Frost Hardiness and Consequences for Adaptation of Pinus sylvestris to Climatic Changes. Forest Ecology and Management, 2004, vol. 197, iss. 1–3, pp. 79–89. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2004.05.006
27. Tarkhanov S.N., Pinaevskaya E.A., Aganina Y.E. Adaptive Responses of Morphological Forms of the Pine (Pinus sylvestris L.) under Stressful Conditions of the Northern Taiga (in the Northern Dvina Basin). Contemporary Problems of Ecology, 2018, vol. 11, pp. 377–387. https://doi.org/10.1134/S1995425518040091
28. Vejpustková M., Cihák T. Climate Response of Douglas Fir Reveals Recently Increased Sensitivity to Drought Stress in Central Europe. Forests, 2019, vol. 10, no. 2, art. no. 97. https://doi.org/10.3390/f10020097
29. Villeneuve I., Lamhamedi M.S., Benomar L., Rainville A., DeBlois J., Beaulieu J., Bousquet J., Lambert M-C., Margolis H. Morpho-Physiological Variation of White Spruce Seedlings from Various Seed Sources and Implications for Deployment under Climate Change. Frontiers in Plant Science, 2016, vol. 7, art. no. 1450. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01450
30. Yudina P.K., Ivanova L.A., Ronzhina D.A., Zolotareva N.V., Ivanov L.A. Variation of Leaf Traits and Pigment Content in Three Species of Steppe Plants Depending on the Climate Aridity. Russian Journal of Plant Physiology, 2017, vol. 64, pp. 410–422. https://doi.org/10.1134/S1021443717020145