Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Орлова Д.Г. 1

---

1 ФГБОУ ВПО "Оренбургский государственный педагогический университет"

Изучено действие высоких температур на древесные и кустарниковые растения четырех родовых комплексов (Aronia Pers., Chaenomeles Lindl., Crataegus L., Sorbus L.) подсемейства Maloideae Web. при интродукции в условиях резко-континентального климата Оренбургского Предуралья. Дана оценка засушливым условиям степной зоны г. Оренбурга по гидротермическому коэффициенту (ГТК) Селянинова, рассчитанного по 9-летним данным Оренбургского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Исследования проводились по общепринятой методике Ф. Ф. Мацкова в двукратной повторности. На основе полученных данных выделены 3 группы интродуцентов с разной степенью жаростойкости. Установлено, что анализ жаростойкости растений является важным показателем при оценке устойчивости интродуцентов.

Статья в формате PDF

236 KB

высокие температуры.

Sorbus L.

Crataegus L.

Chaenomeles Lindl.

Aronia Pers.

гидротермический коэффициент (ГТК)

Оренбургское Предуралье

1. Арестова Е.А. Обогащение дендрофлоры засушливых районов юго-востока путём введения интродуцентов рода Sorbus L. (на примере Саратовской области): дис. … канд. биол. наук. – Йошкар-Ола, 2000. – 199 с.

2. Балыков О. Ф. Природное наследие Оренбуржья в конце ХХ века. – Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2008. – 384 с.

3. Генкель П.А. Физиология жаро- и засухоустойчивости растений. – М.: Наука, 1982. – 280 с.

4. Мильков Ф. Н.Общая характеристика природы Чкаловской области// Очерки физической географии Чкаловской области. – Чкалов: Чкал. книжн. изд-во, 1951. – С. 19–53.

5. Михеева М.А., Фёдорова А. И. Влияние высоких температур на устойчивость древесных растений в городской среде // Вестник ВГУ. – 2011. – № 2. – С. 166–175.

6. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур / Под ред. Е.Н. Седова и Т.П. Огольцовой. – М.: Изд-во ВНИИСПК, 1999. – С. 235–246.

7. Селянинов Г.Т. Принципы агроклиматического районирования СССР// Вопросы агроклиматического районирования СССР. – М.: Гидрометеоиздат, 1958. – С. 27–53.

8. Чибилёв А. А. Климат и воды // Энциклопедия «Оренбуржье»: том 1. Природа. – Калуга: Золотая аллея, 2000. – 192 с.

9. Якушкина Н.И. Физиология растений. – М.: Просвещение, 1980. – 300 с.

10. Wang W., Vinocur B., Altman A. Plant responses to drought, salinity and extreme temperatures: towards genetic engineering for stress tolerance // Planta. 2003. Т. 218. No. 1. P. 1–14.

Введение

Абиотический стресс является серьезной угрозой для состояния природы окружающей среды [10]. К неблагоприятным условиям, вызывающим стресс у растительных организмов, и тем самым лимитирующим их приспособление к конкретным климатическим условиям, в первую очередь, относят температуру и атмосферные осадки.

По многочисленным данным [2, 4, 8], условия степной зоны малоблагоприятны для произрастания древесной и кустарниковой растительности. Недостаток увлажнения, а также повышенные температуры воздуха, характерные для данной зоны в летний период, могут вызывать неблагоприятные последствия для растительности [5].

Высокая температура оказывает губительное влияние на растительные организмы, что сказывается на повреждении мембран и белков, а также приводит к нарушению согласованности процессов обмена [9]. Важным показателем при изучении устойчивости растительного организма к высоким температурам является жароустойчивость. Жароустойчивость – способность растений переносить действие высоких температур [3]. Изучением жаростойкости занимались Л.А. Иванов (1923), Н.А. Хлебникова (1932, 1933), Ю. Сакс (1867), В.Р. Заленский (1922), Ф.Ф. Мацков (1976), И.Г. Шматько, А.И. Шаповалов, И.В. Шевчук (1976), П.А. Генкель (1982), А.М. Волкова (1988).

Цель работы – изучение устойчивости представителей родов Aronia Pers., Chaenomeles Lindl., Crataegus L., Sorbus L. к действию высоких температур при интродукции в условиях сухостепного климата г. Оренбурга.

Одной из важнейших характеристик климата, определяющих необходимость анализа устойчивости растений к высоким температурам, является гидротермический коэффициент (ГТК). Чем ниже ГТК, тем засушливее местность. По методу Г.Т. Селянинова [7] ГТК определяется как отношение суммы осадков вегетационного периода растений к сумме средних суточных температур этого периода. Рассчитанный ГТК по 9-летним данным Оренбургского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (табл. 1) равен 0,3. Это означает, что коэффициент увлажнения на территории г. Оренбурга равен 30 %, а сухости – 70%. Г.Т. Селянинов (1958) территории с такими показателями (ГТК<0,5) относит к сухим зонам, или зонам ирригации.

Таблица 1

Климатические условия по г. Оренбургу за период вегетации растений 2005–2013 гг.

(по данным Государственного учреждения «Оренбургский областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды»)

Материал и методы исследования

Объектами нашего исследования явились 13 видов, принадлежащих к четырем родовым комплексам (Aronia Pers., Chaenomeles Lindl., Crataegus L., Sorbus L.) подсемейства Maloideae Web., большинство из которых произрастает на территории ботанического сада Оренбургского государственного университета (табл. 2).

Таблица 2

Список объектов исследования и места их произрастания на территории г. Оренбурга

Исследования проводили в июне–июле 2013 г. Оценку устойчивости растений проводили с использованием общепринятой методики Ф.Ф. Мацкова [цит. по 6] в двукратной повторности. Образцы отбирали в утренние часы. Собирали по 5–7 листьев со средней части южной стороны кроны деревьев или кустарников и доставляли в лабораторию, где их помещали в водяную баню при разной температуре (40°С, 50°С, 60°С) на 10 мин. Затем листья охлаждали и опускали на 10 мин в раствор НCl (0,1Н). Результаты фиксировали в журнале наблюдений, отмечая степень повреждения листовой пластинки при каждом температурном режиме.

Под действием повышенной температуры клетки листовой пластинки разрушаются, вследствие чего они приобретают бурую окраску (хлорофилл превращается в феофетин). По степени побурения тканей листа оценивали степень устойчивости исследуемых видов. Качественный показатель степени повреждения (очень высокая, высокая, средняя, низкая, очень низкая) определяли по общепринятой шкале [6], количественный – по шкале, предложенной Е.А. Арестовой [1]:

• очень слабые повреждения – повреждено до 10% площади листа – 1 балл;
• слабые – повреждено от 11 до 30% - 2 балла;
• средние – повреждено от 31 до 50% – 3 балла;
• сильные – повреждено от 51 до 80% - 4 балла;
• очень сильные – повреждено от 81 до 100% площади листовой пластинки – 5 баллов.

Результаты исследования и обсуждения

Наименьшая исследуемая температура воздействия составляла 40°С. Все исследуемые нами виды выдерживают данную температуру, так как видимых повреждений листовых пластинок не наблюдалось.

При 50°С наиболее выражены повреждения у боярышника зеленомясого – до 15% от поверхности листа, менее всего пострадали листовые пластинки у рябины гибридной. В среднем поражение листовой пластинки при данной температуре у исследуемых видов составило 0,5–0,6% (см. рисунок).

При температуре 60°С также признаки повреждения наблюдались у всех исследуемых нами видов, но с разной интенсивностью. Различие между видами по показателю устойчивости к данной температуре составляет 90 %. Наиболее устойчивой к данной температуре является рябина гибридная, у которой наблюдалось только несколько небольших бурых пятен, рассеянных по листовой пластинке. Степень повреждения листьев у этого вида составила не более 10%. Промежуточное положение по данному показателю занимают четыре вида Crataegus L. (даурский, зеленомясый, арнольда, кроваво красный), 2 вида Sorbus L. (обыкновенная, мужо) и Aronia melanocarpa. Жаростойкость этих видов составляет от 20 до 70%. Самыми неустойчивыми к температуре 60°С оказались хеномелес японский и рябина промежуточная. Степень побурения листовой пластинки этих видов составляет от 90 до 100% (зеленая окраска листьев сохраняется либо в верхней части либо у основания листовой пластинки) (см. рисунок).

Количественная оценка повреждений высокими температурами листовых пластинок представителей родов Aronia Pers., Chaenomeles Lindl., Crataegus L., Sorbus L.

(по Арестовой Е.А., 2000)

Анализ полученных данных позволил разделить все исследуемые нами виды на 3 группы по степени устойчивости к высоким температурам (степень жаростойкости), табл. 3. Это позволяет дифференцированно подойти к определению устойчивости исследуемых видов.

Таблица 3

Степень жаростойкости представителей родов Aronia Pers., Chaenomeles Lindl., Crataegus L., Sorbus L.

Выводы

Согласно полученным данным, все исследуемые виды мы разделили на три группы по степени жароустойчивости: 1) к видам с высокой степенью жаростоустойчивости принадлежит только один из исследуемых нами видов – Sorbus hybrida, имеющий лучшие показатели при всех исследуемых температурах; 2) средней жароустойчивостью обладают большинство исследуемых видов (54%) – в этой группе хорошими показателями отличается боярышник даурский, степень поражения листовой пластинки которого при 60°С составила всего 20–30%; 3) низкая жаростойкость отмечена у двух видов: хеномелес японский и рябина промежуточная. Степень побурения листовых пластинок этих видов составила практически 100%.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что необходимо дальнейшее изучение способности растений переносить длительное воздействие высоких температур при отсутствии и малом количестве осадков для более точной оценки успешности и перспективности их интродукции на территории Оренбургского Предуралья.

Рецензенты:

Сафонов М.А., д.б.н., доцент, заведующий кафедрой общей биологии, экологии и методики обучения биологии ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет», г.Оренбург.

Паршина Т.Ю., д.б.н., доцент, профессор кафедрызоологии и физиологии человека и животных ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет», г.Оренбург.

Библиографическая ссылка