FRACTIONAL COMPOSITION OF PHYTOMASS AND PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS OF THE SHRUB LAYER OF THE MIXED FOREST IN THE MIDDLE TAIGA SUBZONE
- Authors: Polosukhina D.A.1,2, Trusov D.V.1,2, Titov S.V.1, Prokushkin A.S.1,2
-
Affiliations:
- Krasnoyarsk Science Centre of the Siberian Branch of Russian Academy of Science, V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch
- Siberian Federal University
- Issue: No 4 (2024)
- Pages: 23-37
- Section: RESEARCH ARTICLES
- URL: https://journals.rcsi.science/2311-1410/article/view/271564
- DOI: https://doi.org/10.15372/SJFS20240403
- ID: 271564
Cite item
Full Text
Abstract
About the authors
D. A. Polosukhina
Krasnoyarsk Science Centre of the Siberian Branch of Russian Academy of Science, V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch; Siberian Federal University
Email: polosukhina@ksc.krasn.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation; Krasnoyarsk, Russian Federation
D. V. Trusov
Krasnoyarsk Science Centre of the Siberian Branch of Russian Academy of Science, V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch; Siberian Federal University
Email: trusovd13@gmail.com
Krasnoyarsk, Russian Federation; Krasnoyarsk, Russian Federation
S. V. Titov
Krasnoyarsk Science Centre of the Siberian Branch of Russian Academy of Science, V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch
Email: titov-sergey@mail.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation
A. S. Prokushkin
Krasnoyarsk Science Centre of the Siberian Branch of Russian Academy of Science, V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch; Siberian Federal University
Email: prokushkin@ksc.krasn.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation; Krasnoyarsk, Russian Federation
References
- Ахметжанова А. А., Онипченко В. Г., Эльканова М. Х., Стогова А. В., Текеев Д. К. Изменение эколого-морфологических параметров листьев альпийских растений при внесении элементов минерального питания // Журн. общ. биол. 2011. Т. 72. № 5. С. 388-400
- Головко Т. К., Далькэ И. В., Дымова О. В., Захожий И. Г., Табаленкова Г. Н. Пигментный комплекс растений природной флоры Европейского Северо-Востока // Изв. Коми науч. центра УрО РАН. 2010. № 1. С. 39-46
- Голубева Е. И., Червякова А. А., Шмакова Н. Ю., Зимин М. В., Тимохина Ю. И. Видовые и фитоценотические особенности пигментного состава растений Севера // Пробл. рег. экол. 2019. № 1. С. 6-12
- Дымова О. В., Головко Т. К. Фотосинтетические пигменты в растениях природной флоры таежной зоны Европейского Северо-Востока России // Физиол. раст. 2019. Т. 66. № 3. С. 198-206
- Зарубина Л. В., Коновалов В. Н. Особенности сезонной динамики пигментов в листьях растений сосняка кустарничково-сфагнового // ИВУЗ. Лесн. журн. 2009. № 4. С. 24-33
- Иванова Г. А., Конард С. Г., Макрае Д. Д., Безкоровайная И. Н., Богородская А. В., Жила С. В., Иванов В. А., Иванов А. В., Ковалева Н. М., Краснощекова Е. Н., Кукавская Е. А., Орешков Д. Н., Перевозникова В. Д., Самсонов Ю. Н., Сорокин Н. Д., Тарасов П. А., Цветков П. А., Шишикин А. С. Воздействие пожаров на компоненты экосистемы среднетаежных сосняков Сибири. Новосибирск: Наука, 2014. 232 с
- Карпенко Л. В., Гренадерова А. В., Михайлова А. Б., Подобуева О. В. Реконструкция локальных пожаров в голоцене по данным содержания макрочастиц угля в торфяной залежи в долине реки Дубчес // Сиб. лесн. журн. 2022. № 4. С. 3-13
- Климченко А. В., Верховец С. В., Слинкина О. А., Кошурникова Н. Н. Запасы крупных древесных остатков в среднетаежных экосистемах Приенисейской Сибири // Геогр. и природ. рес. 2011. № 2. С. 91-97
- Лидер Е. Н., Казанцева Е. С., Елумеева Т. Г., Онипченко В. Г. Эколого-морфологические признаки растений альпийских болот Тебердинского заповедника // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2016. Т. 121. № 3. С. 51-59
- Марковская Е. Ф., Шмакова Н. Ю. Растения и лишайники Западного Шпицбергена: экология, физиология. Петрозаводск: Петрозаводск. гос. ун-т, 2017. 270 с
- Махныкина А. В., Прокушкин А. С., Меняйло О. В., Верховец С. В., Тычков И. И., Урбан А. В., Рубцов А. В., Кошурникова Н. Н., Ваганов Е. А. Влияние климатических факторов на эмиссию СО2 из почв в среднетаежных лесах Центральной Сибири: эмиссия как функция температуры и влажности почвы // Экология. 2020. № 1. С. 51-61
- Панов А. В., Онучин А. А., Кошурникова Н. Н. Структура и динамика фитомассы на вырубках в сосняках лишайниковых Средней Сибири // Вестн. КрасГАУ. 2009. № 12 (39). С. 129-133
- Пахарькова Н. В., Гетте И. Г., Андреева Е. Б., Масенцова И. В. Сезонные изменения пигментного состава растений разных систематических групп на территории заповедника «Столбы» // Вестн. КрасГАУ. 2014. № 8 (95). С. 139-143
- Приложение № 1 к методике количественного определения объема поглощений парниковых газов, утвержденной Приказом Минприроды России от 27.05.2022 № 371. М.: Минприроды России, 2022
- Трефилова О. В., Ведрова Э. Ф., Кузьмичев В. В. Годичный цикл углерода в зеленомошных сосняках Енисейской равнины // Лесоведение. 2011. № 1. С. 3-12
- Усольцев В. А., Цепордей И. С., Уразова А. Ф., Борников А. В. Биомасса подлесочных видов Урала и ее аллометрические модели // Леса России и хоз-во в них. 2023. № 1 (84). С. 30-40
- Уткин А. И., Ермолова Л. С., Уткина И. А. Площадь поверхности лесных растений: сущность, параметры, использование. М.: Наука, 2008. 292 с
- Шидаков И. И. Эколого-морфологические особенности листьев альпийских растений Тебердинского заповедника: автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.00.05. Уфа: Башкир. гос. ун-т, 2009. 17 с
- Шидаков И. И., Онипченко В. Г. Сравнение параметров листового аппарата растений альпийского пояса Тебердинского заповедника // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2007. Т. 112. Вып. 4. С. 42-50
- Шмакова Н. Ю., Марковская Е. Ф. Фотосинтетические пигменты растений и лишайников арктических тундр Западного Шпицбергена // Физиол. раст. 2010. Т. 57. № 6. С. 819-825
- Akhmetzhanova A. A., Onipchenko V. G., El’kanova M. Kh., Stogova A. V., Tekeev D. K. Changes in ecological-morphological parameters of alpine plant leaves upon application of mineral nutrients // Biol. Bull. Rev. 2011. V. 72. N. 5. P. 000-000 (Original Rus. text © A. A. Akhmetzhanova, V. G. Onipchenko, M. Kh. El’kanova, A. V. Stogova, D. K. Tekeev, 2011, publ. in Zhurn. obshch. biol. 2011. V. 72. N. 5. P. 388-400)
- Azevedo O., Parker T. C., Siewert M. B., Subke J. A. Predicting soil respiration from plant productivity (NDVI) in a sub-Arctic tundra ecosystem // Rem. Sens. 2021. V. 13. Iss. 13. Article number 2571. 14 p
- Barnes J. D., Balaguer L., Manrique E., Elvira S., Davison A. W. A reappraisal of the use of DMSO for the extraction and determination of chlorophylls a and b in lichens and higher plants // Environ. Exp. Bot. 1992. V. 32. Iss. 2. P. 85-100
- Brown S. Measuring carbon in forests: current status and future challenges // Environ. Pollut. 2002. V. 116. N. 3. P. 363-372
- Burba G., Anderson D. A. Brief practical guide to eddy covariance flux measurements: Principles and workflow examples for scientific and industrial applications. Lincoln, USA: LI-COR, 2010. 211 p
- Bussotti F., Pollastrini M. Do tree species richness, stand structure and ecological factors affect the photosynthetic efficiency in European forests? // Web Ecol. 2015. V. 15. N. 1. P. 39-41
- Castro-Díez P., Vaz A. S., Silva J. S. et al. Global effects of non-native tree species on multiple ecosystem services // Biol. Rev. 2019. V. 94. Iss. 4. P. 1477-1501
- Chen W., Li J., Zhang Y., Zhou F., Koehler K., Leblanc S., Fraser R., Olthof I., Zhang Y., Wang J. Relating biomass and leaf area index to non-destructive measurements in order to monitor changes in Arctic vegetation // Arctic. 2009. V. 62. N. 3. P. 281-294
- Conti G., Gorne L. D., Zeballos S. R., Lipoma M. L., Gatica G., Kowaljow E., Whitworth-Hulse J. I., Cuchietti A., Poca M., Pestoni S., Fernandes P. M. Developing allometric models to predict the individual aboveground biomass of shrubs worldwide // Glob. Ecol. Biogeogr. 2019. V. 28. N. 7. P. 961-975
- Cornet D., Sierra J., Tournebize R. Assessing allometric models to predict vegetative growth of yams in different environments // Agronom. J. 2015. V. 107. N. 1. P. 241-248
- Crowther T., Todd-Brown K., Rowe C. et al. Quantifying global soil carbon losses in response to warming // Nature. 2016. V. 540. N. 7631. P. 104-108
- Dickinson Y. L., Zenner E. K. Allometric equations for the aboveground biomass of selected common eastern hardwood understory species // North. J. Appl. For. 2010. V. 27. N. 4. P. 160-165
- Duncanson L., Armston J., Disney M., Avitabile V., Barbier N., Calders K., Carter S., Chave J., Herold M., Crowther T. W., Falkowski M., Kellner J. R., Labrière N., Lucas R., MacBean N., McRoberts R. E., Meyer V., Næsset E., Nickeson J. E., Paul K. I., Phillips O. L., Réjou-Méchain M., Román M., Roxburgh S., Saatchi S., Schepaschenko D., Scipal K., Siqueira P. R., Whitehurst A., Williams M. The importance of consistent global forest aboveground biomass product validation // Surv. Geophys. 2019. V. 40. P. 979-999
- Dyderski M. K., Jagodziński A. M. How do invasive trees impact shrub layer diversity and productivity in temperate forests? // Ann. For. Sci. 2021. V. 78. P. 1-14
- Dymov A. A., Grodnitskaya I. D., Yakovleva E. V., Dubrovskiy Y. A., Kutyavin I. N., Startsev V. V., Milanovsky E. Yu., Prokushkin A. S. Albic podzols of boreal pine forests of Russia: soil organic matter, physicochemical and microbiological properties across pyrogenic history // Forests. 2022. V. 13. Iss. 11. Article number 1831. 22 p
- Dymova O. V., Golovko T. K. Photosynthetic pigments in native plants of the taiga zone at the European Northeast Russia // Rus. J. Plant Physiol. 2019. V. 66. N. 3. P. 384-392 (Original Rus. text © O. V. Dymova, T. K. Golovko, 2019, publ. in Fiziologiya rasteniy. 2019. V. 66. N. 3. P. 198-206)
- Gleason C. J., Im J. Forest biomass estimation from airborne LiDAR data using machine learning approaches // Rem. Sens. Environ. 2012. V. 125. Р. 80-91
- Götmark F., Götmark E., Jensen A. M. Why be a shrub? A basic model and hypotheses for the adaptive values of a common growth form // Front. Plant Sci. 2016. V. 7. N. 1. P. 1-14
- Horodecki P., Jagodziński A. M. Tree species effects on litter decomposition in pure stands on aforested post-mining sites // For. Ecol. Manag. 2017. V. 406. P. 1-11
- Ikawa H., Nakai T., Busey R. C., Kim Y., Kobayashi H., Nagai S., Ueyama M., Saito K., Nagano H., Suzuki R., Hinzman L. Understory CO2, sensible heat, and latent heat fluxes in a black spruce forest in interior Alaska // Agr. For. Meteorol. 2015. V. 214-215. N. 2. P. 80-90
- Ishihara M. I., Hiura T. Modeling leaf area index from litter collection and tree data in a deciduous broadleaf forest // Agr. For. Meteorol. 2011. V. 151. N. 7. P. 1016-1022
- Juutinen S., Virtanen T., Kondratyev V., Laurila T., Linkosalmi M., Mikola J., Nyman J., Räsänen A., Tuovinen J.-P., Aurela M. Spatial variation and seasonal dynamics of leaf-area index in the arctic tundra-implications for linking ground observations and satellite images // Environ. Res. Lett. 2017. V. 12. N. 9. Article number 095002. 11 p
- Kaitaniemi P., Lintunen A. Neighbor identity and competition influence tree growth in Scots pine, Siberian larch and silver birch // Ann. For. Sci. 2010. V. 67. Iss. 7. P. 604-611
- Koshurnikova N. N., Verkhovets S. V., Antamoshkina O. A., Trofimova N. V., Zlenko L. V., Zhuikov A. V., Garmash A. A. Structure of the organic matter pool in Pinus sibirica dominated forests of Central Siberia // Fol. For. Polon. Ser. A. 2015. V. 57. N. 4. P. 218-223
- Kulmala L., Pumpanen J., Hari P., Vesala T. Photosynthesis of ground vegetation in different aged pine forests: Effect of environmental factors predicted with a process-based model //j. Veget. Sci. 2011. V. 22. N. 1. P. 96-110
- Liang X. Close-range remote sensing of forests: The state of the art, challenges, and opportunities for systems and data acquisitions // IEEE Geosci. Rem. Sens. Magazine. 2022. V. 10. N. 3. Р. 32-71
- Lichtenthaler H. K., Ac A., Marek M. V., Kalina J., Urban O. Differences in pigment composition, photosynthetic rates and chlorophyll fluorescence images of sun and shade leaves of four tree species // Plant Physiol. Biochem. 2007. V. 45. N. 8. P. 577-588
- Makhnykina A. V., Prokushkin A. S., Menyaylo O. V., Verkhovets S. V., Tychkov I. I., Urban A. V., Rubtsov A. V., Koshurnikova N. N., Vaganov E. A. The impact of climatic factors on CО2 emissions from soils of middle-taiga forests in Central Siberia: Emission as a function of soil temperature and moisture // Rus. J. Ecol. 2020. V. 51. N. 1. P. 45-56 (Original Rus. text © A. V. Makhnykina, A. S. Prokushkin, O. V. Menyaylo, S. V. Verkhovets, I. I. Tychkov, A. V. Urban, A. V.Rubtsov, N. N. Koshurnikova, E. A. Vaganov, 2020, publ. in Ekologiya. 2020. N. 1. P. 51-61)
- Martin R., Müller B., Linstädter A., Frank K. How much climate change can pastoral livelihoods tolerate? Modelling rangeland use and evaluating risk // Glob. Environ. Change. 2014. V. 24. P. 183-192
- Mikola J., Virtanen T., Linkosalmi M., Vähä E., Nyman J., Postanogova O., Räsänen A., Kotze D. J., Laurila T., Juutinen S., Kondratyev V., Aurela M. Spatial variation and linkages of soil and vegetation in the Siberian Arctic tundra-coupling field observations with remote sensing data // Biogeosciences. 2018. V. 15. Iss. 9. P. 2781-2801
- Moore P. A., Pypker T. G., Hribljan J. A., Chimner R. A., Waddington J. M. Examining the peatland shrubification-evapotranspiration feedback following multi-decadal water table manipulation // Hydrol. Proces. 2022. V. 36. N. 11. P. 1-16
- Park S.-B, Knohl A., Migliavacca M., Thum T., Vesala T., Peltola O., Mammarella I., Prokushkin A., Kolle O., Lavrič J., Park S. S., Heimann M. Temperature control of spring CO2 fluxes at a coniferous forest and a peat bog in Central Siberia // Atmosphere. 2021. V. 12. Iss. 8. Article number 984. 19 p
- Peichl M., Martínez-García E., Fransson J. E. S., Wallerman J., Laudon H., Lundmark T., Nilsson M. B. Landscape-variability of the carbon balance across managed boreal forests // Global Change Biol. 2023. V. 29. N. 4. P. 1119-1132
- Polosukhina D. A., Masyagina O. V., Prokushkin A. S. Carbon photoassimilation by dominant species of mosses and lichens in pine forests of Central Siberia // IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. V. 611. 11th Int. Conf. and Early Career Sci. School on Environ. Observ., Modeling and Inform. Systems, Enviromis 2020, Tomsk, 07-11 Sept., 2020. 2020. Article 012031. 11 p
- Räsänen A., Juutinen S., Kalacska M., Aurela M., Heikkinen P., Mäenpää K., Rimali A., Virtanen T. Peatland leafarea index and biomass estimation with ultra-high resolution remote sensing // GISci. & Rem. Sens. 2020. V. 57. N. 7. P. 943-964
- Roxburgh S. H., Paul K. I., Clifford D., England R. J., Raison R. J. Guidelines for constructing allometric models for the prediction of woody biomass: how many individuals to harvest? // Ecosphere. 2015. V. 6. Iss. 3. P. 1-27
- Rueden C. T., Eliceiri K. W. The image J ecosystem: An open and extensible platform for biomedical image analysis // Microscopy and Microanalysis. 2017. V. 23. N. S1. P. 226-227
- Scheiter S., Langan L., Higgins S. I. Next-generation dynamic global vegetation models: learning from community ecology // New. Phytol. 2013. V. 198. N. 3. P. 957-969
- Schepaschenko D., Moltchanova E., Shvidenko A., Blyshchyk V., Dmitriev E., Martynenko O., See L., Kraxner F. Improved estimates of biomass expansion factors for Russian forests // Forests. 2018. V. 9. Iss. 6. Article number 312. 23 p
- Shmakova N. Yu., Markovskaya E. F. Photosynthetic pigments of plants and lichens inhabiting arctic tundra of West Spitsbergen // Rus. J. Plant Physiol. 2010. V. 57. Iss. 6. P. 764-769 (Original Rus. text © N. Yu. Shmakova, E. F. Markovskaya, 2010, publ. in Fiziologiya rasteniy. 2010. 2010. V. 57. N. 6. P. 819-825)
- Sonnentag O., Talbot J., Chen J. M., Roulet N. T. Using direct and indirect measurements of leaf area index to characterize the shrub canopy in an ombrotrophic peatland // Agr. For. Meteorol. 2007. V. 144. N. 3-4. P. 200-212
- Spadavecchia L., Williams M., Bell R., Stoy P.C., Huntle B., Van Wijk M. T. Topographic controls on the leaf area index and plant functional type of a tundra ecosystem //j. Ecol. 2008. V. 96. N. 6. P. 1238-1251
- Subke J. A., Tenhunen J. D. Direct measurements of CO2 flux below a spruce forest canopy // Agr. For. Meteorol. 2004. V. 126. N. 1-2. P. 157-168
- Temesgen H., Affleck D., Poudel K., Gray A., Sessions J. A review of the challenges and opportunities in estimating above ground forest biomass using tree-level models // Scand. J. For. Res. 2015. V. 30. Iss. 4. P. 326-335
- Wijk M. T. van, Williams M., Shaver G. Tight coupling between leaf area index and foliage N content in arctic plant communities // Oecologia. 2005. V. 142. N. 3. P. 421-427
- Wardle D. A., Jonsson M., Bansal S., Bardgett R. D., Gundale M. J., Metcalfe D. B. Linking vegetation change, carbon sequestration and biodiversity: insights from island ecosystems in a long-term natural experiment //j. Ecol. 2012. V. 100. N. 1. P. 16-30
- Weiss M., Baret F., Smith G. J., Jonckheere I., Coppin P. Review of methods for in situ leaf area index (LAI) determination: Part II. Estimation of LAI, errors and sampling // Agr. For. Meteorol. 2004. V. 121. N. 1. P. 37-53
- Wellburn A. R. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution //j. Plant Physiol. 1994. V. 144. N. 3. P. 307-313
- Zotino Tall Tower Observatory. Atmospheric research project in the Siberian taiga, 2024. https://www.zottoproject.org/
Supplementary files
