Concerning the prospects of quantitative valuing of leaf surface functional activity for different plants

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The following paper discusses the problem of ecophysiological indicators evaluation and comparison for trees foliage formed in dynamic environment conditions. In addition to the already used methods of leaf parameters screening we propose to use one more indicator, characterizing foliage functional activity. In these aims, after performing some analytical procedures with leaf mass samples, some calculations must be made allowing to determine the quantity of active components (for instance, photosynthetic pigments, ash, etc.), per unit of leaf surface area. The prospects of proposing parameter use seem to be fruitful for a variety of purposes, including: - analysis of the seasonal dynamics features of the leaf metabolic activity; - comparison of ecophysiological characteristics of various plants (species and varieties, local and introduced objects); - reactions to stress factors, a comparison of various objects in resistance to stress. The article bases on the original data relating to the vegetation period of 2013-2015. The leaf mass samples were taken: for wild tree or shrub species - in the Krasnosamarsky forests, for fruit crops - in the gardens of Samara regional research institute «Zhiguliovskye Sady», for exotic tree and shrub species - in the dendrarium of the Botanical Garden of the Samara University. The leaf samples treatment mass procedure was performed according to the algorithm previously developed. In general, all aforementioned objects demonstrated more smooth dynamics of pigments component content per surface area unit than per mass unit. This situation seems to be connected with age-related changes of the leaf blades, saturated during the vegetative period with a certain amount of «ballast» substances or osmotically active compounds during stress periods, and so forth. The screening of photosynthetic surface unit quality allows us to note that the plants maintain a certain level of the metabolic activity of the leaf during variable weather conditions, producing a rapid «adjustment» pool of photosynthetic pigments on the basis of specific and varietal characteristics of their ecological plasticity.

About the authors

Lyudmila Mikhailovna Kavelenova

Samara National Research University

Author for correspondence.
Email: lkavelenova@mail.ru

doctor of biological sciences, head of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, 443011, 1, Academic Pavlov street, Samara

Anna Borisovna Petrova

Samara National Research University

Email: viksian@yandex.ru

postgraduate student of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, 443011, 1, Academic Pavlov street, Samara

Artyom Mikhailovich Trubnikov

Samara National Research University

Email: trubnikov.91@mail.ru

postgraduate student of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, 443011, 1, Academic Pavlov street, Samara

Nikolay Viktorovich Yankov

Samara National Research University

Email: yankov-n@mail.ru

postgraduate student of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, 443011, 1, Academic Pavlov street, Samara

Kristina Andreevna Savitskaya

Samara National Research University

Email: kristya_sav@mail.ru

student of Biology Faculty

Russian Federation, 443011, 1, Academic Pavlov street, Samara

Anastasia Pavlovna Kravtseva

Samara National Research University

Email: kravceva89@mail.ru

postgraduate student of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, 443011, 1, Academic Pavlov street, Samara

Mariya Ivanovna Antipenko

Research Institute of Horticulture and Medicinal Plants «Zhiguliovskye Sady»

Email: antipenko28@rambler.ru

candidate of agricultural sciences, senior researcher

Russian Federation, 443072, 18 km, Moskovskoe chaussee, Samara

Anatoly Aleksandrovich Kuznetsov

Research Institute of Horticulture and Medicinal Plants «Zhiguliovskye Sady»

Email: golden-apple08@mail.ru

candidate of agricultural sciences, senior researcher

Russian Federation, 443072, 18 km, Moskovskoe chaussee, Samara

References

  1. Bussotti F., Pollastrini M. Evaluation of leaf features in forest trees: Methods, techniques, obtainable information and limits // Ecological Indicators. 2015. Vol. 52. P. 219-230.
  2. Cornelissen J.H.C., Lavorel S., Garnier E., Diaz S., Buchmann N., et al. A handbook of protocols for standardised and easy measurement of plant functional traits worldwide // Australian Journal of Botany. 2003. Vol. 51. P. 335-380.
  3. Perez-Harguindeguy N., Diaz S., Garnier E., Lavorel S., Poorter H. et al., 2013. New handbook for standardised measurement of plant functional traits worldwide // Aust. J. Bot. 2013. Vol. 61. P. 167-234.
  4. Kleyer M., Bekker R.M., Knevel I.C., Bakker J.P., Thompson K.,et al. 2008. The LEDA Traitbase: a database of life-history traits of Northwest European flora // Jornal of Ecology. 2008. Vol. 96. P. 1266-1274.
  5. Кавеленова Л.М., Малыхина Е.В., Розно С.А., Смирнов Ю.В. К методологии экофизиологических исследований листьев древесных растений // Поволжский экологический журнал. 2008. № 3. С. 200-210.
  6. Малыхина Е.В., Кавеленова Л.М., Минин А.Н. К оценке экофизиологических особенностей клоновых подвоев для косточковых культур в лесостепи среднего Поволжья // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11, № 1-4. С. 711-714.
  7. Кавеленова Л.М., Кравцева А.П., Трубников А.М., Янков Н.В. К возможностям оценки функциональной активности листовых пластинок древесных растений // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15, № 3-7. С. 2333-2336.
  8. Burghardt M., Riederer V. Ecophysiological relevance of cuticular transpiration of deciduous and evergreen plants in relation to stomatal closure and leaf water potential // Journal of Experimental Botany. 2003. V.54. N.389. P. 1941-1949.
  9. Niinemets U., Kull O., Tenhunen J.D. An analysis of light effects on foliar morphology, physiology and light interception in temperate deciduous woody species of contrasting shade tolerance // Tree Physiology. 1998. V.18. P. 681-696.
  10. Bussotti F., Borhgini F., Celesti C., Leonzio C., Bruschi P. Leaf morphology and macronutrients in broadleaved trees in central Italy // Trees. 2000. V. 14. № 7. P. 361-368.
  11. Кавеленова Л.М., Розно С.А., Киреева Ю.В., Смирнов Ю.В. К структурно-функциональным особенностям листьев древесных растений в насаждениях лесостепи // Бюллетень Самарская Лука. 2007. Т. 16, № 3. С. 568.
  12. Розно С.А. Итоги интродукции древесных растений в лесостепи Среднего Поволжья: монография / Розно С.А., Кавеленова Л.М.; Федеральное агентство по образованию, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования «Самарский гос. ун-т». Самара, 2007. 228 с.
  13. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений / Н.Н. Третьяков, Е.И. Кошкин, Н.М. Макрушин и др.; под ред. Н.Н. Третьякова. М.: «Колос», 2000. 640 с.
  14. Гудвин Т., Мерсер Э. Введение в биохимию растений: В 2-х т. Т. 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 393 с.
  15. Лучшие сорта плодовых, ягодных культур и винограда селекции государственного бюджетного учреждения Самарской области «Научно-исследовательский институт садоводства и лекарственных растений "Жигулевские сады"» / под общ. ред. О.И. Азарова, Л.Г. Демениной, Л.Г. Деменина, М.И. Антипенко, А.А. Кузнецова, Г.И. Соболева, А.А. Верченова. Самара: Изд-во «Ас Гард», 2013. 148 с.
  16. Климат Куйбышева / под ред. д-ра геогр. наук Ц.А. Швер. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 224 с.
  17. Кавеленова Л.М., Розно С.А. Временная неоднородность климатических условий лесостепи и ее значение для биомониторинга и интродукции растений // Вестник Самарского государственного университета. 2002. Сер. Естественные науки. Внеочередной выпуск. С. 156-165.
  18. Брагина О.М., Власова Н.В., Кравцева А.П., Петрова А.Б., Помогайбин Е.А., Трубников А.М., Янков Н.В. Особенности химического состава фитомассы некоторых дикорастущих и культивируемых древесных растений: к оценке зольного компонента // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. Т. 16, № 1(3). С. 724-727.
  19. Кравцева А.П., Петрова А.Б., Савицкая К.С., Кавеленова Л.М., Кузнецов А.А., Антипенко М.И. Особенности сезонной динамики зольного компонента в листьях различных сортов груши и земляники садовой // Вестник молодых ученых и специалистов Самарского гос. университета. 2014. № 2. С. 31-36.
  20. Кавеленова Л.М., Кравцева А.П., Трубников А.М., Янков Н.В. К возможностям оценки функциональной активности листовых пластинок древесных растений // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15, № 3 (7). С. 2333-2336.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1 - Flowchart of ecological leaf screening (from [5])

Download (56KB)
3. Figure 2 - Features of weather conditions in 2013–2015.

Download (24KB)
4. Figure 3 - Change in the content of photosynthetic pigments in the leaves of various varieties of garden strawberry during the growing season of 2013

Download (24KB)
5. Figure 4 - Change in the content of photosynthetic pigments in the leaves of various pear varieties

Download (78KB)
6. Figure 5 - Change in the content of photosynthetic pigments in the leaves of various representatives of the family. Rosaceae (arboretum of the Botanical Garden and Krasnosamar Forest 2015)

Download (77KB)

Copyright (c) 2016 Kavelenova L.M., Petrova A.B., Trubnikov A.M., Yankov N.V., Savitskaya K.A., Kravtseva A.P., Antipenko M.I., Kuznetsov A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».