PHLOEM- AND XYLOGENESIS IN SCOTS PINE STEMS IN THE POST-FIRE PERIOD

封面

如何引用文章

全文:

详细

The influence of natural ground fire of varying intensity on the growth processes in the stems of Scotch pine ( Pinus sylvestris L . ) trees growing in the Krasnoyarsk forest-steppe was studied. The primary reaction is the decrease in the number of cells in the zones responsible for the formation and development of phloem and xylem cells - cambium, growth by expansion, secondary wall thickening - with increasing in the impact degree of the stem by fire. Thermal impact causes the decrease in moisture in the developing layers of phloem and xylem. These changes in the conditions of cell morphogenesis lead to a decrease in the number of cells produced by the cambium towards the phloem and early xylem tracheids. In the post-fire period, the structure of transport routes (width of rays and their content in tissues), which provide the supply of photoassimilates to developing tissues, changes. The width of the rays in the phloem and xylem increases. The content of rays in the xylem also increases with the degree of impact. In the phloem, the content of rays increases with an average degree of stem damage and decreases with an increase in the degree of damage. At the same time, the content of axial parenchyma in the phloem increases. In the radial and axial parenchyma of the inner bark the content of starch, being reserve pool of carbohydrates for growth processes, varies depending on the degree of exposure to fire on the stems. At the end of the growth season, the number of cells in the formed layer of conductive phloem decreases with increasing in the degree of fire damage to the stem. The volume of the ray system (width of ray and their content), on the contrary, increases significantly with increasing fire impact. In the xylem, as a result of fire exposure, fewer early and late tracheids are formed, their sizes decrease, and the amount of biomass accumulated in the cell walls decreases. In October, after the end of growth processes, there is no starch in the radial and axial parenchyma of the inner cortex.

作者简介

G. Antonova

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

编辑信件的主要联系方式.
Email: antonova_cell@mail.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

V. Stasova

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: vistasova@mail.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

A. Morozov

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: morozovas@firescience.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

S. Zhila

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: getgain@mail.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

O. Zubareva

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: zon@ksc.krasn.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

参考

  1. Абаимов А. П., Прокушкин С. Г., Суховольский В. Г., Овчинникова Т. М. Оценка и прогноз послепожарного состояния лиственницы Гмелина на мерзлотных почвах Средней Сибири // Лесоведение. 2004. № 2. С. 3-11.
  2. Амосов Г. А. Некоторые закономерности развития лесных низовых пожаров // Возникновение лесных пожаров. М.: Наука, 1964. С. 152-171.
  3. Антонова Г. Ф., Шебеко В. В. Использование крезилового прочного фиолетового при изучении образования древесины // Химия древесины. 1981. № 4. С. 102-105.
  4. Гамалей Ю. В. Транспортная система сосудистых растений. Происхождение, структура, функции, развитие, анализ разнообразия типов по таксономическим и эколого-географическим группам растений, эволюция и экологическая специализация транспортной системы. СПб.: Изд-во СПб гос. ун-та, 2004. 422 с.
  5. Иванова Г. А., Иванов А. В. Пожары в сосновых лесах Средней Сибири. Новосибирск: Наука. 2015. 240 с.
  6. Иванова Г. А., Жила С. В., Иванов В. А., Ковалева Н. М., Кукавская Е. А. Постпирогенная трансформация основных компонентов сосняков Средней Сибири // Сиб. лесн. журн. 2018. № 3. С. 30-41.
  7. Косиченко Н. Е., Снегирёва С. Н., Платонов А. Д., Чеботарёв В. В. Повреждение микроструктуры ствола сосны после лесного пожара 2010 года на территории Воронежского учебно-опытного лесхоза // Науч. журн. КубГАУ. 2012. № 78 (04). С. 594-604.
  8. Косов И. В. Устойчивость хвойных пород к воздействию лесных пожаров: дис. … канд. с.-х. наук: 06.03.03. Красноярск: Ин-т леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, 2006. 135 с.
  9. Лотова Л. И. Анатомия коры хвойных. М.: Наука, 1987. 152 с.
  10. Масягина О. В., Прокушкин С. Г., Иванова Г. А. Влияние пожаров на интенсивность дыхания ствола сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) // Хвойные бореал. зоны. 2007. Т. 24. № 1. C. 82-91.
  11. Мелехов И. С. Влияние пожаров на лес. М.; Л.: Гос. лесотех. изд-во. 1948. 126 с.
  12. Платонов А. Д., Курьянова Т. К., Макаров А. В. Распределение влаги по стволу дерева после поражения огнем // Лесотех. журн. 2011. № 3 (3). С. 27-31.
  13. Платонов А. Д., Снегирева С. Н., Киселева А. В., Топчеев А. Н., Мозговой Н. В. Водопоглощение древесины сосны, поврежденной пожаром // Лесотех. журн. 2016. № 4 (24). С. 179-186.
  14. Погода и климат, 2022. www.pogodaiklimat.ru
  15. Савченко А. Г. Влияние пожаров на прирост и строение древесины сосны крымской // ИВУЗ. Лесн. журн. 1984. № 3. С. 5-8.
  16. Снегирева С. Н., Буракова Е. В. Засмоление древесины сосны после пожара // Лесотех. журн. 2013. № 2 (10). С. 83-85.
  17. Стасова В. В., Зубарева О. Н., Иванова Г. А. Анатомические характеристики луба ствола сосны обыкновенной после лесного пожара // Сиб. лесн. журн. 2015. № 1. С. 74-86.
  18. Стасова В. В., Зубарева О. Н., Иванова Г. А., Баженова А. Б. Постпирогенные изменения луба ствола сосны обыкновенной // Сиб. лесн. журн. 2020. № 5. С. 14-27.
  19. Судачкова Н. Е. Метаболизм хвойных и формирование древесины. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1977. 230 с.
  20. Судачкова Н. Е., Милютина И. Л., Романова Л. И., Косов И. В., Собачкин Д. С. Воздействие низовых пожаров на жизнеспособность и антиоксидантную защиту молодняков сосны обыкновенной в Красноярской лесостепи // Лесоведение. 2015. № 2. С. 95-104.
  21. Судачкова Н. Е., Романова Л. И., Астраханцева Н. В., Новоселова М. В., Косов И. В. Стрессовые реакции деревьев сосны обыкновенной на повреждение низовым пожаром // Сиб. экол. журн. 2016. Т. 23. № 5. С. 739-749.
  22. Судачкова Н. Е., Романова Л. И., Астраханцева Н. В., Новоселова М. В. Термоустойчивость антиоксидантных ферментов в тканях сосны обыкновенной в условиях теплового шока // Сиб. лесн. журн. 2017. № 1. С. 4-14.
  23. Цветков П. А. О высоте нагара в лиственничниках Эвенкии // Лесоведение. 1994. № 4. С. 90-93.
  24. Эзау К. Анатомия семенных растений. М.: Мир, 1980. Кн. 1. 229 с. Кн. 2. 230-558 с.
  25. Яценко-Хмелевский А. А. Основы и методы анатомического исследования древесины. М.; Л.: Ин-т леса АН СССР, 1954. 337 с.
  26. Alexou M., Dimitrakopoulos A. Early physiological consequences of fire as an abiotic stressor in metabolic source and sink of young Brutian pine (Pinus brutia Ten.) // Tree Physiol. 2014. V. 34. Iss. 12. P. 1388-1398.
  27. Antonova G. F., Stasova V. V. Effects of environmental factors on wood formation in Scots pine stems // Trees. 1993. V. 7. Iss. 4. P. 214-219.
  28. Antonova G. F., Stasova V. V. Effects of environmental factors on wood formation in larch (Larix sibirica Ldb.) stem // Trees. 1997. V. 11. Iss. 8. P. 462-468.
  29. Antonova G. F., Stasova V. V. Seasonal distribution of processes responsible for radial diameter and wall thickness of Scots pine tracheids // Sib. lesn. zhurn. (Sib. J. For. Sci.). 2015. N. 2. P. 33-40.
  30. Arbellay E., Stoffel M., Sutherland E. K., Smith K. T., Falk D. A. Changes in tracheid and ray traits in fire scars of North American conifers and their ecophysiological implications // Ann. Bot. 2014. V. 114. Iss. 2. P. 223-232.
  31. Bär A., Nardini A., Mayr S. Post-fire effects in xylem hydraulics of Picea abies, Pinus sylvestris and Fagus sylvatica // New Phytol. 2018. V. 217. Iss. 4. P. 1484-1493.
  32. Bär A., Michaletz S. T., Mayr S. Fire effects on tree physiology // New Phytol. 2019. V. 223. Iss. 4. P. 1728-1741.
  33. Battipaglia G., Micco de V., Fournier T., Aronne G., Carcaillet C. Isotopic and anatomical signals for interpreting fire-related responses in Pinus halepensis // Trees. 2014. V. 28. N. 4. P. 1095-1104.
  34. Begum S., Nakaba S., Oribe Y., Kubo T., Funada R. Changes in the localization and levels of starch and lipids in cambium and phloem during cambial reactivation by artificial heating of main stems of Cryptomeria japonica trees // Ann. Bot. 2010. V. 106. Iss. 6. P. 885-895.
  35. Dickinson M. B., Johnson E. A. Temperature-dependent rate models of vascular cambium cell mortality // Can. J. For. Res. 2004. V. 34. N. 3. P. 546-559.
  36. Feltrin-Partelli R., Smith A. M., Adams H. D., Kolden C. A., Johnson D. M. Short- and long-term effects of fire on stem hydraulics in Pinus ponderosa saplings // Plant Cell & Environ. 2020. V. 44. Iss. 308. P. 696-705.
  37. Feltrin-Partelli R., Smith A. M., Adams H. D., Thompson R. A., Kolden C. A., Yedinak K. M. Johnson D. M. Death from hunger or thirst? Phloem death, rather than xylem hydraulic failure, as a driver of fire-induced conifer mortality // New Phytol. 2022. V. 237. Iss. 4. P. 1154-1163.
  38. Gamalei Yu. V., Pakhomova M. V., Syutkina A. V. Regulation of assimilate translocation by plasmodesmata: effect of temperature and water stress // Basic and applied research in plasmodesmatal biology / Lucas W., Zichron-Yakov (Eds). Israel, 1996. P. 132-134.
  39. Gričar J., Hafner P., Lavrič M., Ferlan M., Ogrinc N., Krajnc B., Eler К., Vodnik D. Post-fire effects on development of leaves and secondary vascular tissues in Quercus pubescens // Tree Physiol. 2020. V. 40. Iss. 6. P. 796-809.
  40. Kirdyanov A. V., Saurer M., Siegwolf R., Knorre A. A., Prokushkin A. S., Churakova (Sidorova) O. V., Fonti M. V., Büntgen U. Long-term ecological consequences of forest fires in the continuous permafrost zone of Siberia // Environ. Res. Lett. 2020. V. 15. N. 3. Article 034061. 12 p.
  41. Knorre A. A., Siegwolf R. T., Kirdyanov A. V., Saurer M., Churakova (Sidorova) O. V., Prokushkin A. S. Fire as a major factor in dynamics of tree-growth and stable δ13C and δ18O variations in larch in the permafrost zone // Forests. 2022. V. 13. Iss. 5. Article 13050725. 17 p.
  42. Landsberg J., Richard W. Water relations in tree physiology: where to from here? // Tree Physiol. 2017. V. 37. Iss. 1. P. 18-32.
  43. Lodge A. G., Dickinson M. B., Kavanagh K. L. Xylem heating increases vulnerability to cavitation in longleaf pine // Environ. Res. Lett. 2018. V. 13. N. 5. Article 055007. 9 p.
  44. Michaletz S. T., Johnson E. A., Tyree M. T. Moving beyond the cambium necrosis hypothesis of post-fire tree mortality: Cavitation and deformation of xylem in forest fires // New Phytol. 2012. V. 194. Iss. 1. P. 254-263.
  45. Mundo I. A., González C. V., Stoffel M., Ballesteros-Cánovas J. A., Villalba R. Fire damage to cambium affects localized xylem anatomy and hydraulics: The case of Nothofagus pumilio in Patagonia // Amer. J. Bot. 2019. V. 106. Iss. 12. P. 1536-1544.
  46. Perrakis D. D., Agee J. K. Seasonal fire effects on mixed-conifer forest structure and ponderosa pine resin properties // Can. J. For. Res. 2006. V. 36. N. 1. P. 238-254.
  47. Salladay R. A., Pittermann J. Using heat plumes to simulate post-fire effects on cambial viability and hydraulic performance in Sequoia sempervirens stems // Tree Physiol. 2023. V. 43. Iss. 5. P. 769-780.
  48. Sauter J. J., Cleve van B. Storage, mobilization and interrelations of starch, sugars, protein and fat in the ray storage tissue of poplar trees // Trees. 1994. V. 8. Iss. 6. P. 297-304.
  49. Schafer J. L., Breslow B. P., Hohmann M. G., Hoffmann W. A. Relative bark thickness is correlated with tree species distributions along a fire frequency gradient // Fire Ecol. 2015. V. 11. N. 1. P. 74-87.
  50. Smith K. T., Arbellay E., Falk D. A., Sutherland E. K. Macroanatomy and compartmentalization of recent fire scars in three North American conifers // Can. J. For. Res. 2016. V. 46. N. 4. P. 535-542.
  51. Sudachkova N. E., Romanova L. I., Astrakhantseva N. V., Novoselova M. V., Kosov I. V. Stress reactions of Scots pine trees to injuring by ground fire // Contemp. Probl. Ecol. 2016. V. 9. Iss. 5. P. 608-616 (Original Rus. text © N. E. Sudachkova, L. I. Romanova, N. V. Astrakhantseva, M. V. Novoselova, I. V. Kosov, 2016, publ. in Sib. ekol. zhurn. 2016. N. 5. P. 739-749).
  52. West A. G., Nel J. A., Bond W. J., Midgley J. J. Experimental evidence for heat plume-induced cavitation and xylem deformation as a mechanism of rapid post-fire tree mortality // New Phytol. 2016. V. 211. N. 3. P. 828-838.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

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».