АДАПТАЦИЯ ЮВЕНИЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ HERACLEUM MANTEGAZZIANUM SOMMIER & LEVIER К СВЕТОВОМУ РЕЖИМУ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В лабораторных условиях изучены структурно-функциональные показатели ювенильных растений Heracleum mantegazzianum Sommier & Levier. Интенсивность освещения растений моделировали на основе наблюдений за световым режимом в приземном слое природных популяций вида. Выращивание H. mantegazzianum при освещении 250 мкмоль/м2с ФАР (моделирование весеннего периода) показало, что на начальном этапе ювенильного роста вклад основной фитомассы в листья и высокая скорость нетто-фотосинтеза поддерживали относительную скорость роста 80 мг/г сухой массы · день. К снижению освещения до 20 мкмоль/м2с ФАР (моделирование летнего периода) растения адаптировались путем удлинения черешков, уменьшения плотности листьев, увеличения размеров светособирающего комплекса пигментов листа. Ограничение световых ресурсов вызвало снижение относительной скорости роста до 14 мг/г сухой массы ⋅ день. Восстановление уровня освещения до 250 мкмоль/м2с ФАР (моделирование осеннего периода) активизировало рост и способствовало запасанию пластических веществ, преимущественно в подземные органы растений. Выявленные в опыте структурно-функциональные изменения ювенильных особей H. mantegazzianum указывают на высокую эффективность использования световых ресурсов весной и осенью, а также существенное снижение метаболической активности в ходе летнего затенения. Такая стратегия способствует эффективному росту в течение длительной вегетации и сохранению численности ювенильных особей H. mantegazzianum в условиях внутривидовой конкуренции.

Об авторах

И. В. Далькэ

Институт биологии Коми научного центра УрО РАН

Email: dalke@ib.komisc.ru
Россия 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28

Р. В. Малышев

Институт биологии Коми научного центра УрО РАН

Россия 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28

Ю. А. Смотрина

Институт биологии Коми научного центра УрО РАН; ФГБОУ ВО «СГУ им. Питирима Сорокина»

Россия 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28; Россия 167001 Сыктывкар, Октябрьский просп., 55

О. В. Дымова

Институт биологии Коми научного центра УрО РАН

Россия 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28

Список литературы

  1. Haubrock P.J.,Soto I., Ahmed D.A.et al. Biological invasions are a population level rather than a species level phenomenon // Global Change Biology. 2024. V. 30. № 5. Art. e17312. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.17312
  2. McDaniel S., Ostertag R. Strategic light manipulation as a restoration strategy to reduce alien grasses and encourage native regeneration in Hawaiian mesic forests // Applied Vegetation Science. 2010. V. 13. № 3. P. 280–290. https://doi.org/10.1111/j.1654-109X.2009.01074.x
  3. Funk J.L. The physiology of invasive plants in low-resource environments // Conservation Physiology.2013. V. 1. № 1. Art. cot026. https://doi.org/10.1093/conphys/cot026
  4. Lennox R., Choi K., Harrison P.M. et al. Improving science-based invasive species management with physiological knowledge, concepts, and tools // Biological Invasions. 2015. V. 17. № 8. P. 2213–2227. https://doi.org/10.1007/s10530-015-0884-5
  5. Boardman L., Lockwood J.L., Angilletta M.J. et al. The future of invasion science needs physiology // BioScience. 2022. V. 72. № 12. P. 1204–1219. https://doi.org/10.1093/biosci/biac080
  6. Сацыперова И.Ф. Борщевики флоры СССР – новые кормовые растения. Л.: Наука, 1984. 223 с.
  7. Ecology and management of Giant Hogweed (Heracleum mantegazzianum). CAB International / Eds. Pysek P., Cock M.J.W., Nentwig W., Ravn H. P. Gateshead, 2007. 352 p.
  8. Озерова Н.А., Кривошеина М.Г. Особенности формирования вторичных ареалов борщевиков Сосновского и Мантегацци (Heracleum sosnowskyi,H. mantegazzianum) на территории России // Российский журн. биологич. инвазий. 2018. № 1. С. 78–87.
  9. Шадрин Д.М., Далькэ И.В., Захожий И.Г. и др. Молекулярно-генетические исследования Heracleum sosnowskyi Manden. и Heracleum mantegazzianum Sommier & Levier (Apiaceae) европейской части России //Российский журн. биологич. инвазий. 2024. № 2. С. 153–171. https://doi.org/10.35885/1996-1499-17-2-153-171
  10. Tappeiner U., Cernusca A. Model simulation of spatial distribution of photosynthesis in structurally differing plant communities in the Central Caucasus // Ecological Modelling. 1998. V. 113. № 1–3. P. 201–223. https://doi.org/10.1016/S0304-3800(98)00144-6
  11. Dalke I.V., Chadin I.F., Zakhozhiy I.G.et al. Traits of Heracleum sosnowskyi plants in monostand on invaded area // Plos One. 2015. V. 10.№11.Art.e0142833. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142833
  12. Веселкин Д.В., Иванова Л.А., Иванов Л.А.и др. Способность к быстрому использованию ресурсов как основа инвазивного синдрома Heracleum sosnowskyi // Доклады РАН. 2017. Т. 473. № 1. С. 114–117. https://doi.org/10.7868/S0869565217070283
  13. Бетехтина Ю.В., Ронжина Д.А., Иванова Л.А. и др. Относительная скорость роста и ее компоненты у инвазионного Heracleum sosnowskyi и аборигенного H. sibiricum// Российский журн. биологич. инвазий. 2018. № 4. С. 7–16.
  14. Панасенко Н.Н. Некоторые вопросы биологии и экологии борщевика Cосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.) // Российский журн. биологич. инвазий.2017. № 2. P. 95–106.
  15. Dalke I.V., Maslova S.P., Zakhozhiy I.G. et al. Structure of cenopopulations ofHeracleum sosnowskyiand mechanisms for maintaining their stability under the north conditions // Russ. Journal of Ecology.2024. V. 55. № 2. P. 79–88. https://doi.org/10.1134/S1067413624020024
  16. Тооминг Х.Г.Экологические принципы максимальной продуктивности посевов. Л.: Гидрометео- издат, 1984. 264 c.
  17. Bazzaz F.A. Plants in changing environments: linking physiological, population, and community ecology. Cambridge; New York: Cambridge University Press, 1996. 320 p.
  18. Широков А.И. Использование метода парцеллярного анализа для оценки структурного биоразнообразия лесных сообществ // Лесоведение. 2005. № 1. C. 19–27.
  19. Pilon N.A.L., Durigan G., Rickenback J.et al.Shade alters savanna grass layer structure and function along a gradient of canopy cover // J. Vegetation Science. 2021. V. 32. № 1. Art. e12959. https://doi.org/10.1111/jvs.12959
  20. Grime J.P., Hunt R.Relative growth-rate: its range and adaptive significance in a local flora // The Journal of Ecology. 1975. V. 63. № 2. P. 393–422. https://doi.org/10.2307/2258728
  21. Poorter H., Van Der Werf A. Is inherent variation in RGR determined by LAR at low irradiance and by NAR at high irradiance? A review of herbaceous species // Inherent variation in plant growth: physiological mechanisms and ecological consequences / Eds. Lambers H. et al. Backhuys, 1998. P. 309–336.
  22. Myrås H., Junttila O. Interaction betweenHeracleum laciniatumand some other plants // Holarctic Ecology. 1981. V. 4. № 1. P. 43–48. http://www.jstor.org/stable/3682135
  23. Oguchi R., Hikosaka K., Hirose T. Does the photosynthetic light acclimation need change in leaf anatomy? // Plant Cell & Environment. 2003. V. 26. № 4. P. 505–512.
  24. Иванова Л.А., Иванов Л.А., Ронжина Д.А. и др. Структурные параметры мезофилла листа при затенении растений разных функциональных типов // Физиология растений. 2008. Т. 55. № 2. C. 230–239.
  25. Веселкин Д.В., Дубровин Д.И., Рафикова О.С.и др. Затенение и перехват света в зарослях инвазионных видов Acer negundoи Sorbaria sorbifolia// Российский журн. биологич. инвазий. 2021. Т. 14. № 4. С. 30–42 doi: 10.35885/1996-1499-2021-14-4-30-42
  26. Youn W. B., Hernandez J. O., Park B. B. Effects of shade and planting methods on the growth of Heracleum moellendorffii and Adenophora divaricata in different soil moisture and nutrient conditions // Plants. 2021. V. 10. № 10. Art. 2203. https://doi.org/10.3390/plants10102203
  27. Далькэ И.В., Маслова С.П., Плюснина С.Н. и др. Новый метод определения календарного возраста растений Heracleum sosnowskyi и оценка на его основе возрастного состава в ценопопуляциях вида на севере // Экология. 2023. № 3. C. 212–219. https://doi.org/10.31857/S0367059723030022
  28. Schneider C.A., Rasband W.S., Eliceiri K W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis // Nat Methods. 2012. V. 9. № 7. P. 671–675. https://doi.org/10.1038/nmeth.2089
  29. Hunt R., Causton D.R., Shipley B. et al. A modern tool for classical plant growth analysis // Annals of Botany. 2002. V. 90. № 4. P. 485–488. https://doi.org/10.1093/aob/mcf214
  30. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes / Methods in Enzymology / Eds. Colowick S.P., Kaplan N.O. San Diego: Academic Press, 1987.P. 350–382.
  31. Захожий И.Г., Далькэ И.В., Чадин И.Ф. и др. Эколого-географический анализ распространения Heracleum persicum, H. mantegazzianum и H. sosnowskyi на северной границе вторичного ареала видов в Европе // Российский журн. биологич. инвазий.2022. № 1.С.55–70. https://doi.org/10.35885/1996-1499-15-1-55-70
  32. Reinhart K.O., Gurnee J., Tirado R.et al.Invasion through quantitative effects: intense shade drives native decline and invasive success // Ecological Applications. 2006. V. 16. № 5. P. 1821–1831. https://doi.org/10.1890/1051-0761(2006)016[1821:ITQEIS]2.0.CO;2
  33. Rijal D.P.,Torbjørn AlmT., Nilsen L.et al.Giant invasiveHeracleum persicum : Friend or foe of plant diversity? // Ecology and Evolution.2017.V. 7. № 13.P. 4936–4950. https://doi.org/10.1002/ece3.3055
  34. Чадин И.Ф. Тотальное уничтожение // АграрникЪ-A. 2020. № 1(105).C. 16–18.
  35. Далькэ И. В., Малышев Р. В., Маслова С.П. Экофизиология дыхания растений Heracleum sosnowskyi в условиях севера // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 2.C. 77–82. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-2-077-082
  36. Маслова С.П., Дымова О.В., Малышев Р.В. и др. Функциональные характеристики почек возобновления Нeracleum sosnowskyi Manden. в период подготовки к перезимовке // Теоретическая и прикладная экология.2024. № 2. C. 185–192. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2024-2-185-192
  37. Wherley B.G., Gardner D.S., Metzger J.D.Tall fescue photomorphogenesis as influenced by changes in the spectral composition and light intensity // Crop Science.2005. V. 45. № 2. P. 562–568. https://doi.org/10.2135/cropsci2005.0562
  38. Lisina T.N., Chetina O.A., Parfenkova V.A.et al.The ratio of red to far-red light affects growth, pigment content, and photosynthetic rates in cress plants // Russ. J. of Plant Physiology. 2024. V. 71. № 1. Art. 27. https://doi.org/10.1134/S1021443724604324
  39. Ross J.The radiation regime and architecture of plant stands. The Hague Boston London: W. Junk, 1981. 418 p.
  40. Vierling L.A., Wessman C.A.Photosynthetically active radiation heterogeneity within a monodominant congolese rain forest canopy // Agricultural and Forest Meteorology.2000. V. 103. № 3. P. 265–278. https://doi.org/10.1016/S0168-1923(00)00129-5
  41. Головко Т.К.Дыхание растений (физиологические аспекты). Санкт-Петербург:Наука, 1999. 204 c.
  42. Pons T.L. An ecophysiological study in the field layer of ash coppice iii influence of diminishing light intensity during growth onGeum urbanumandCirsium palustre// Acta Botanica Neerlandica. 1977. V. 26. № 3. P. 251–263. https://doi.org/10.1111/j.1438-8677.1977.tb00248.x
  43. Poorter H.Interspecific variation in relative growth rate: on ecological causes and physiological consequences // Variation in growth rate and productivity. SPB Academic / Eds. Lambers H. et al. The Hague, 1989. P. 45–68.
  44. Kattge J., Bönisch G., Díaz S.et al. TRY plant trait database – enhanced coverage and open access // Global Change Biology.2020.V. 26. № 1.P. 119–188. https://doi.org/10.1111/gcb.14904
  45. Крылов А.К., Марков А.В., Александров Ю.И.Единство популяции как способ выживания в нестабильной среде // Журнал общ. биол. 2020. Т. 81. № 3. C. 194–207. https://doi.org/10.31857/S0044459620030057

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».