Фотосинтетическая активность хвойных деревьев в условиях юга Средней Сибири

• Автор: Суворова, Галина Георгиевна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 298 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Освещенность.

1.1.1. Морфологическая адаптация фотосинтетичсского аппарата к условиям освещения

1.1.2. Фотосинтез хвойных в зависимости от освещенности местообитания.

1.2. Температура.

1.2.1. Сохранение фотосинтетического аппарата в

зимних условиях

1.2.2. Влияние низкой температуры на

фотосинтетическую активность.

1.2.3. Изменение ультраструктуры хлоропластов под воздействием низкой температуры
1.2.4. Реакция ассимиляционного аппарата на температурные условия летней вегетации.
1.3. Влажность воздуха и почвы.
1.3.1. Взаимосвязь структуры и функции водопроводящей системы хвойного растения.
1.3.2. Осмотическая и устьичная регуляция водного режима побега
1.3.3. Гидравлическая проводимость ствола
1.3.4. Связь водного режима древесного растения с фотосинтстической фиксацией углерода.
1.3.5. Современные представления о координации
транспирационных потерь воды и роста.
1.3.6. Фотоингибирование в условиях засухи.
1.3.7. Молекулярные механизмы устойчивости
фотосинтетичсского аппарата к засухе.
Глава 2. ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗРАСТАНИЯ ХВОЙНЫХ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНО СЕЗОННОМЕРЗЛОТНЫХ ПОЧВ
2.1. Эволюционное происхождение и экологические особенности сосны обыкновенной, ели сибирской и лиственницы сибирской
2.2. Характеристика природноклиматических условий района исследований.
2.3. Геоботаническое описание района исследований.
2.4. Погодные условия в годы наблюдений
Глава 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Характеристика экспериментального насаждения
3.2. Исследование углекислотного газообмена хвойных растений в полевых условиях
3.2.1. Регистрация факторов среды
3.2.2. Расчеты экспериментальных значений фотосинтетической активности.
3.2.3. Определение истинного фотосинтеза.
3.3. Оптимизационные методы в исследовании экологических особенностей фотосинтеза хвойных.
3.3.1. Графический метод выделения оптимальных диапазонов фотосинтетической активности
3.3.2. Метод расчета максимально возможной ассимиляции
3.3.3. Метод сглаживающих поверхностей.
Глава 4. СЕЗОННАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ФОТОСИНТЕЗА
4.1. Межсезонные изменения фотосинтетической продуктивности.
4.2. Внутрисезонные изменения фотосинтетической продуктивности.
4.3. Максимально возможная фотосинтстическая продуктивность.
Глава 5. ДНЕВНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ И МАКСИМАЛЬНАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ ФОТОСИНТЕЗА
5.1. Лиственница.
5.2. Ель.
5.3. Сосна.
5.4. Связь фотосинтетической продуктивности с реализацией фотосинтетического потенциала.
5.5. Графические максимумы интенсивности фотосинтеза хвойных.
Глава 6. ДИАПАЗОНЫ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ МАКСИМАЛЬНОЙ ДНЕВНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ФОТОСИНТЕЗА ХВОЙНЫХ
6.1. Изменение оптимальных диапазонов в зависимости от увлажнения на примере ели и лиственницы.
6.2. Внутри и межсезонные изменения оптимальных диапазонов на примере сосны и лиственницы.
6.3. Диапазоны оптимальных параметров фотосинтеза хвойных
в аномальные годы
6.4. Нетипичные оптимальные диапазоны фотосинтетической активности хвойных на примере сосны и ели.
6.5. Соотношение механизмов, определяющих динамику оптимальных для фотосинтеза диапазонов среды
Глава 7. ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ ЛОКАЛИЗАЦИИ МАКСИМУМОВ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ В ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ
7.1. Температурные кривые истинного фотосинтеза хвойных с несколькими оптимумами
7.2. Коэффициент использования ресурсов среды КИРС и показатели фотосинтетической активности хвойных.
7.3. База данных фотосинтеза и климатических показателей хвойных.
7.4. Адаптивная стратегия фотосинтеза хвойных деревьев
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Различия температурного контроля фотосинтетической активности у вечнозеленых хвойных весной и осенью состоят в следующем. Лимитирование фотосинтеза во время весеннего восстановления ассоциируется с фотоингибированием фотосинтетический аппарат подвергается воздействию высокого уровня солнечной энергии и резким перепадам температуры во время заморозков. Недостаточное поступление грунтовой воды из мерзлой почвы приводит в раннсвесеннсе время к появлению физиологической засухи. При этом в хвое сосны и ели происходит снижение содержания воды и частичное разрушение зеленых пигментов Копытова и др. Янькова и др. Низкий уровень поступления азота и гормонов из корневой системы, находящейся в холодной почве, также лимитируют активность фотосинтетического аппарата Дадыкин, . При подготовке к зимним условиям в хвое происходит разрушение тилакоидов хлоропластов, снижение содержания хлорофилла, активности фотосинтетических ферментов и электронного транспорта. Взаимосвязь между этими физиологическими механизмами еще до конца не ясна, но предполагают, что эти изменения, в комбинации со снижением устьичной проводимости, определяют зимнее снижение уровня фотосинтеза. У листопадной лиственницы температурное ограничение фотосинтетической активности стареющей хвои осеннего периода координируется продолжительностью длины дня. Так, для лиственницы ix ii в течение осеннего старения листьев показано, что содержание хлорофилла и каротиноидов снижалось на и прежде начала снижения СОгассимиляции. Отношения хлорофилл а, хлорофиллкаротиноиды и фотохимическая эффективность v не уменьшались до поздней стадии старения хвои. Отношение концентраций СОг в подустьичных полостях и окружающей среде не изменялось в течение пожелтения хвои. Но в подогретой почве в среднем на 3 С выше естественных условий, снижение содержания хлорофилла хвои было отсрочено до дней, а снижение СО2ассимиляции было отсрочено на 5 дней, по сравнению с рассадой в почве при окружающей температуре. В рассаде, находящейся в условиях продленного часового фотопериода, снижение содержания хлорофилла в хвое было отсрочено на дня, а снижение СОгассимиляции на , , . Результаты этих исследований свидетельствуют, что у листопадных хвойных начало разрушения пигментов и снижение фотосинтеза в процессе старения хвои находятся под воздействием температуры почвы и длины дня. В специальных исследованиях разрабатываются алгоритмы, на основе которых можно предсказать влияние акклиматизации к холоду и низких замораживающих температур на степень подавления фотосинтетической активности в течение весны и осени. Считается, что если такие процессы, как снижение фотосинтеза под воздействием холода осенью, или прямое воздействие замораживающих температур на фотосинтез, или послезимнее восстановление фотосинтеза весной не учитываются в моделях прогноза прироста биомассы, то ассимиляция СО2 хвойными лесами в районах с продолжительным периодом низких температур может быть оценена с превышением до , . Изменения ультраструктуры хлоропластов при низкотемпературных воздействиях наблюдали многие авторы . Новицкая, , . При холодовом воздействии хлоропласты увеличиваются в размерах. Признаки разбухания органелл классифицируют и как первую стадию обратимого повреждения Ii, , и как адаптивный ответ на резкое снижение температуры Новицкая, Кравкина, Котсева, . Показано, что увеличение объема стромы способствует удержанию воды в связанном состоянии Новицкая, . Известно, что в строме синтезируются гидрофильные полипептиды, способствующие повышению морозоустойчивости ассимилирующих тканей . Частичный распад фан и уменьшение числа тилакоидов приводит к изменению соотношения пигментных комплексов в мембранах тилакоидов Ходасевич и др. Кривошеева и др. Наряду с ультрасфуктурными изменениями происходит снижение или полное прекращение фотосинтетической способности хвои. Редукция фотосинтетичсской способности у вечнозеленых хвойных под влиянием зимних условий была показана в ранних работах , , i е. Снижение фотосинтетической способности сопровождается редукцией содержания хлорофилла в раза Щербатюк и др. Полагают, что эти изменения адаптивны, т.