ISSN 1995-4301
(печатной версии)

ISSN 2618-8406
(электронной версии)

Актуальные выпуски:

Выпуск № 3 за 2026 год

Выпуск № 2 за 2026 год

Выпуск № 1 за 2026 год

Выпуск № 4 за 2025 год

Обзор краткого содержания статей


РазвернутьВыбор параметров просмотра



2026 г., № 1
Раздел:
Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий
УДК: 574.24

Сезонные изменения флуоресценции хлорофилла для оценки стрессоустойчивости сосны сибирской на верхнем пределе распространения

Н.В. Пахарькова, И.Г. Гетте, Н.А. Гаевский, Е.Г. Рудиковская, А.В. Рудиковский, И.В. Масенцова, А.А. Калабина, В.Л. Гавриков
Сибирский федеральный университет
Из-за изменения климата границы ареалов многих растений смещаются как в широтном, так и в высотном направлениях, в частности, граница лесов в горах смещается вверх. На склоне хребта Ергаки (Западный Саян) была заложена трансекта с четырьмя пробными площадями, пересекающая верхнюю границу леса при переходе от горно-таёжного к гольцово-тундровому поясу. Выявлено, что растения сосны сибирской (Pinus sibirica Du Tour) используют различные стратегии выживания при распространении выше границы леса, что проявляется в изменении формы кроны со стволовой на стланниковую, а также в сезонных изменениях пигментного комплекса и параметров флуоресценции хлорофилла хвои. Во всех местообитаниях P. sibirica важным параметром для прогнозирования увеличения массы хвои, которое, в свою очередь, обеспечивает продуктивность всего растения, является максимальная скорость нециклического переноса электронов в летнее время. Весной и осенью (при переходе от состояния зимнего покоя к вегетации и обратно) в пигментном комплексе хвои уменьшается соотношение хлорофиллов и каротиноидов от лесных к горно-тундровым фитоценозам. Экземпляры сосны сибирской, растущие выше границы леса и имеющие механизмы рассеивания избыточной световой энергии путём светоиндуцированного нефотохимического тушения, имеют явное преимущество в наборе массы хвои перед другими растениями с тех же пробных площадей. Для деревьев с пробных площадей, расположенных в лесных фитоценозах, высокая доля нефотохимического тушения является скорее помехой. Рассмотренные параметры флуоресценции хлорофилла могут быть использованы для выявления особей P. sibirica, устойчивых к условиям обитания выше границы леса, и их последующего использования в селекции для увеличения площади лесных массивов в условиях изменения климата.

Нажмите, чтобы открыть

Ключевые слова: Pinus sibirica, верхняя граница леса, флуоресценция, хлорофилл, каротиноиды

Развернуть Список процитированных источников

1. Lyu L., Suvanto S., Nöjd P., Henttonen H.M., Mäkinen H., Zhang Q.B. Tree growth and its climate signal along latitudinal and altitudinal gradients: comparison of tree rings between Finland and the Tibetan Plateau // Biogeosciences. 2017. V. 14. P. 3083–3095. doi: 10.5194/bg-14-3083-2017

2. Klinge M., Dulamsuren C., Erasmi S., Karger D.N., Hauck M. Climate effects on vegetation vitality at the treeline of boreal forests of Mongolia // Biogeosciences. 2018. V. 15. P. 1319–1333. doi: 10.5194/bg-15-1319-2018

3. Kruse S., Gerdes A., Kath N.J., Epp L.S., Stoof-Leichsenring K.R., Pestryakova L.A., Herzschuh U. Dispersal distances and migration rates at the arctic treeline in Siberia – a genetic and simulation-based study // Biogeosciences. 2019. V. 16. No. 6. P. 1211–1224. doi: 10.5194/bg-16-1211-2019

4. Kharuk V.I., Im S.T., Petrov I.A. Alpine ecotone in the Siberian Mountains: vegetation response to warming // J. Mt. Sci. 2021. V. 18. P. 3099–3108. doi: 10.1007/s11629-021-6876-2

5. Grigoriev A.A., Shalaumova Yu.V., Vyukhin S.O., Balakin D.S., Kukarskikh V.V., Vyukhina A.A., Camarero J.J., Moiseev P.A. Upward treeline shifts in two regions of Subarctic Russia are governed by summer thermal and winter snow conditions // Forests. 2022. V. 13. Article No. 174. doi: 10.3390/f13020174

6. Moiseev P.A., Hagedor F., Balakin D.S., Bubnov M.O., Devi N.M., Kukarskih V.V., Mazepa V.S., Viyukhin S.O., Viyukhina A.A., Grigoriev A.A. Stand biomass at treeline ecotone in Russian Subarctic Mountains is primarily related to species composition but its dynamics driven by improvement of climatic conditions // Forests. 2022 V. 13. Article No. 254. doi: 10.3390/f13020254

7. Petrov I.A., Shushpanov A.S., Golyukov A.S., Dvinskaya M.L., Kharuk V.I. Dynamics of tree and shrub vegetation in the Eastern Sayan Mountain Tundra // Russ. J. Ecol. 2021. V. 52. P. 399–405. doi: 10.1134/S1067413621050118

8. Kharuk V.I., Im S.T., Dvinskaya M.L. Forest-tundra ecotone response to climate change in the Western Sayan Mountains, Siberia // Scand. J. For. Res. 2010. V. 25. No. 3. P. 224–233. doi: 10.1080/02827581003766959

9. Petrov I.A., Kharuk V.I., Dvinskaya M.L., Im S.T. Reaction of coniferous trees in the Kuznetsk Alatau alpine forest-tundra ecotone to climate change // Contemp. Probl. Ecol. 2015. V. 8. P. 423–430. doi: 10.1134/S1995425515040137

10. Pakharkova N., Borisova I., Sharafutdinov R., Gavrikov V. Photosynthetic pigments in Siberian pine and fir under climate warming and shift of the timberline // Forests. 2020. V. 11. Article No. 63. doi: 10.3390/f11010063

11. Tantsyrev N.V., Shobairi S.O.R., Usoltsev V.A., Sun L., Zhang H., Li C., He J., Hemmati Roudbari S., Asghari Beirami B., Ayombekov Q. Geographical peculiarities of Pinus sibirica Du Tour natural regeneration as related to its seed crops // Curr. World Environ. 2024. V. 19 No. 1. P. 109–123. doi: 10.12944/CWE.19.1.4

12. Velisevich S.N., Bender O.G., Goroshkevich S.N The influence of scion donor tree age on the growth and morphogenesis of Siberian stone pine grafts // New Forests. 2020. V. 52. P. 473–491. doi: 10.1007/s11056-020-09805-2

13. Furbank R.T., Tester M. Phenomics – technologies to relieve the phenotyping bottleneck // Trends Plant Sci. 2011. V. 16. No. 12. P. 635–644. doi: 10.1016/j.tplants.2011.09.005

14. Demidchik V.V., Shashko A.Y., Bandarenka U.Y., Smolikova G.N., Przhevalskaya D.A., Charnysh M.A., Pozhvanov G.A., Barkosvkyi A.V., Smolich I.I., Sokolik A.I., Yu M., Medvedev S.S. Plant phenomics: fundamental bases, software and hardware platforms, and machine learning // Russ. J. Plant Physiol. 2020. V. 67. No. 3. P. 397–412. doi: 10.1134/S1021443720030061

15. Rolfe S.A., Scholes J.D. Chlorophyll fluorescence imaging of plant-pathogen interactions // Protoplasma. 2010. V. 247. P. 163–175. doi: 10.1007/s00709-010-0203-z

16. Dutta S., Cruz J.A., Jiao Y., Chen J., Kramer D.M., Osteryoung K.W. Non-invasive, whole-plant imaging of chloroplast movement and chlorophyll fluorescence reveals photosynthetic phenotypes independent of chloroplast photorelocation defects in chloroplast division mutants // Plant J. 2015. V. 84. No. 2. P. 428–442. doi: 10.1111/tpj.13009

17. Kalaji H.M., Jajoo A., Oukarroum A., Brestic M., Zivcak M., Samborska I.A., Cetner M.D., Łukasik I., Goltsev V., Ladle R.J. Chlorophyll a fluorescence as a tool to monitor physiological status of plants under abiotic stress conditions // Acta Physiol. Plant. 2016. V. 38. Article No. 102. doi: 10.1007/s11738-016-2113-y

18. Smolikova G., Kreslavski V., Shiroglazova O., Bilova T., Sharova E., Frolov A., Medvedev S. Photochemical activity changes accompanying the embryogenesis of pea (Pisum sativum) with yellow and green cotyle-dons // Funct. Plant Biol. 2018. V. 45. No. 2. P. 228–235. doi: 10.1071/FP16379

19. Pakharkova N.V., Gaevsky N.A., Gette I.G. Parameters of Pinus sibirica photosynthetic apparatus for phenotyping trees in the high-altitude zone of the Western Sayan // J. Sib. Fed. Univ. Biol. 2024. V. 17. No. 2. P. 119–133 (in Russian).

20. WALZ – High Quality Instrumentation for Plant Sciences [Internet resource] http://www.walz.com (Accessed: 15.11.2024).

21. Rudikovskii A.V., Stolbicova A.V., Rudikovskaya E.G., Dudareva L.V. Role of phytohormones in the formation of dwarf and tall Siberian crabapple (Malus bаccata L. Borkh.) // Zemdirbyste. 2019. V. 106. No. 2. P. 167–172. doi: 10.13080/z-a.2019.106.022

22. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes // Methods in Enzymology / Eds. S.P. Colowick, N.O. Kaplan. San Diego: Academic Press, 1987. P. 350–382. doi: 10.1016/0076-6879(87)48036-1

23. Küpper H., Seibert S., Parameswaran A. Fast, sensitive, and inexpensive alternative to analytical pigment HPLC: quantification of chlorophylls and carotenoids in crude extracts by fitting with Gauss peak spectra // Anal. Chem. 2007. V. 79. No. 20. P. 7611–7627. doi: 10.1021/ac070236m

24. Rudikovskaya Е.G., Dudareva L.V., Shishparenok А.A., Osipova S.V., Stavitskaya Z.O., Rudikovskii А.V. Peculiarities of accumulation of photoprotective compounds by fruit of Siberian crabapple, Malus domestica Borkh. and their hybrids growing in conditions of Eastern Siberia // Sci. Hortic. 2019. V. 253. P. 303–308. doi: 10.1016/j.scienta.2019.04.034

25. Robakowski P. Susceptibility to low-temperature photoinhibition in three conifers differing in successional status // Tree Physiol. 2005. V. 25. No. 9. P. 1151–1160. doi: 10.1093/treephys/25.9.1151

26. Tuzhilkina V.V. Photosynthetic activity of coniferous undergrowth in connection with industrial logging // Theoretical and Applied Ecology. 2024. No. 2. P. 22–28 (in Russian). doi: 10.25750/1995-4301-2024-2-022-028

27. Öquist G., Huner N.P.A. Photosynthesis of overwintering evergreen plants // Annu. Rev. Plant Biol. 2003. V. 54. P. 329–355. doi: 10.1146/annurev.arplant.54.072402.115741

28. Ruban A.V. Evolution under the sun: optimizing light harvesting in photosynthesis // J. Exp. Bot. 2015. V. 66. No. 1. P. 7–23. doi: 10.1093/jxb/eru400

29. Pospíšil P. Mechanisms of non-photochemical chlorophyll fluorescence quenching in higher plants // Photosynthetica. 1997. V. 34. P. 343–355. doi: 10.1023/A:1006803832366

30. Maslova T.G., Markovskaya E.F., Slemnev N.N. Functions of carotenoids in leaves of higher plants (review) // Biol. Bull. Rev. 2021. V. 11. No. 5. P. 476–487. doi: 10.1134/S2079086421050078


Сведения о финансировании:

This research was funded by Russian Science Foundation to the research project: “Intrapopulation variability of ecophysiological features of Siberian pine (Pinus sibirica Du Tour) trees under climate change”, grant number 23-24-00251.

DOI: 10.25750/1995-4301-2026-1-056-064
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. Creative Commons License
Просмотров: 14

XML JATS

610000, г. Киров, ул. Московская, 36, редакция журнала «Теоретическая и прикладная экология»

Телефон/факс: (8332) 37-02-77

e-mail: envjournal@vyatsu.ru

Журнал основан в 2007 г.