Адаптация корневых систем хвойных древесных растений к экстремальным лесорастительным условиям

• Автор: Зайцев, Глеб Анатольевич
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 320 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Рост и развитие древесных растений в экстремальных

лесорастительных условиях

1.1. Особенности состояния и развития надземных органов древесных растений в экстремальных лесорастительных условиях

1.2. Особенности формирования корневых систем древесных

растений в экстремальных лесорастительных условиях

Глава 2. Природноклиматические условия и характеристика

промышленного загрязнения района исследования

2.1. Краткая физикогеографическая характеристика Республики Башкортостан

2.2. Уфимское плато

2.2.1. Природноклиматические условия
2.2.2. Характеристика экстремальных лесорастительных
условий
2.3. БугульминскоБелебеевская возвышенность
2.3.1. Природноклиматические условия
2.3.2. Характеристика экстремальных лесорастительных
условий
2.4. Хребет Крыктытау
2.4.1. Природноклиматические условия
2.4.2. Характеристика экстремальных лесорастительных
условий
2.5. Уфимский промышленный центр
2.5.1. Природноклиматические условия
2.5.2. Характеристика промышленного загрязнения территории
2.6. Стерлитамакский промышленный центр
2.6.1. Природноклиматические условия
2.6.2. Характеристика промышленного загрязнения территории
2.7. Кумертауский промышленный центр
2.7.1. Природноклиматические условия
2.7.2. Характеристика промышленного загрязнения территории
Глава 3. Объекты исследования и методика работы
3.1. Деидроэкологическая характеристика лиственницы Сукачева
3.1.1. Общая характеристика
3.1.2. Лиственница Сукачева в Предуралье и на Южном Урале
3.2. Дендроэкологическая характеристика сосны обыкновенной
3.2.1. Общая характеристика
3.2.2. Сосна обыкновенная в редуралье и на Южном Урале
3.3. Методы исследований
Глава 4. Методические особенности изучения корневых систем
древесных растений. Сравнение данных, полученных методом бура и методом монолитов
Глава 5. Состояние, рост и развитие лиственницы Сукачева в
экстремальных лесорастительных условиях
5.1. Расположение и характеристика пробных площадей
5.2. Жизненное состояние насаждений лиственницы Сукачева в 7 экстремальных лесорастительных условиях
5.3. Особенности формирования и развития корневой системы 2 лиственницы Сукачева в экстремальных лесорастительных условиях
5.3.1. Формирование корневой системы лиственницы Сукачева 2 на многолетней почвенной мерзлоте
5.3.2. Формирование корневой системы лиственницы Сукачева 4 на инсолируемых крутосклонах БугульминскоБслсбсевской
6.3.5. Формирование корневой системы сосны обыкновенной в условиях полиметаллического зафязнения Стерлитамакского промышленного центра
6.3.6. Формирование корневой системы сосны обыкновенной на отвалах Кумертауского буроугольного разреза
6.7. Состояние подземной фитомассы сосны обыкновенной
Глава 7. Особенности формирования, строения и адаптации корневых систем светлохвойных древесных растений в экстремальных лесорастительных условиях
Список литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Древесные растения, произрастая в различных лесорастительных условиях, вынуждены адаптироваться к условиям окружающей среды. И от успешности адаптации зависит дальнейшее существование данного растения в конкретных лесорастительных условиях. Древесные растения реализуют свой адаптивный потенциал через изменения, происходящие в растениях под действием различных, в том числе и экстремальных, экологических факторов и обеспечение устойчивого развития древесных растений в конкретных экстремальных ЛРУ сопровождается изменением показателей на всех уровнях организации от молекулярного до популяционного Чуваев, Кулагин, Гетко, Кулагин Ю.З., Тарабрин, Кулагин, . Произрастаядлительное время в экстремальных лесорастительных условиях, древесные растения вырабатывают комплекс адаптивных реакций, обеспечивающих их устойчивое произрастание. И с изменением экологических условий, а в природе они часто происходят постепенно за исключением катастрофических изменений, древесные растения успевают выработать новые механизмы адаптации или используют сложившиеся адаптации, используемые растениями в схожих экстремальных лесорастительных условиях. Кулагин, Илькун, Николаевский, , i, . Однако в последнее столетие добавился новый экологический фактор в виде антропогенного изменения окружающей среды, проявляющегося в виде промышленного загрязнения, формирования новых ландшафтов отвалов, карьеров и т.д В последнее столетие техногенное воздействие и объемы перемещаемых человеком химических веществ в биосфере стали сопоставимы с масштабами геологических и других природных процессов Ферсман, . Подсчет количества поступающих токсикантов в окружающую среду в том числе, металлов показывает, что человеческая деятельность в настоящее время является основным фактором воздействия на глобальные и региональные
циклы большинства химических элементов i, Расупа, . Древесные растения не выработали специфические адаптивные реакции на действие техногенеза и используют сложившиеся механизмы адаптации, выработанные на действие природных экстремальных факторов. Поэтому изучение
адаптивных реакций древесных растений на действие антропогенных факторов следует проводить одновременно в сравнении с адаптивными реакциями на действие природных экстремальных факторов.
Актуальность


Токсиканты, попадая в почву, в первую очередь изменяют ее кислотность происходит закисление или подщелачивание почв в зависимости от типа загрязнения Багинскас, 6 Зыкина и др. Багинскас, а Лукина, Никонов, , изменяется микробиологическая активность и создаются условия для развития микроорганизмов, не свойственных данному типу почв Долгова и др. Сорокин, Гукасян, Синицина, Стефурак, Шебалов, Сорокин, Евграфова, Шебалова, . Показано i, ii, , что атмосферное загрязнение с преобладанием диоксида серы не вызывает значительного уменьшения микробиологической активности в почве, активность основных почвенных ферментов остается в пределах нормы. Так, доступность металлов и последующее их поглощение растениями в сильной степени зависит от и оксилительновосстановительного потенциала почвы i, , . Корни растений могут изменять эти показатели в пределах своей ризосферы, при этом также изменяется количество металлов биологически доступных для растений , i, , . Известно, что почвы являются хорошим сорбентом тяжелых металлов Плеханова, Минкина, v, . Больше всего загрязнители накапливаются в органогенных горизонтах почвы, с глубиной наблюдается значительное снижение содержание эксгалатов iv, vv, . Опыты с искусственным внесением серы в почву показали, что при промывном режиме с 2. Благодаря высокому буферному запасу щелочные и известковые почвы способны нейтрализовать и постепенно выводить кислоты, поступающие с атмосферными осадками ii, . Указанные выше изменения в почвенных условиях, связанные с отрицательным действием загрязнителей, приводят к угнетению роста и развития корней Ярмишко, , . Непосредственное влияние токсикантов на корневые системы древесных растений в первую очередь связано с токсичностью загрязнителя. В условиях промышленного загрязнения происходит накопление токсических веществ в почве, что приводит к изменению распределения по глубине массы поглощающих корней Ярмишко, Веселкин, а , Vi, , , i, . Ярмишко, , i . Ярмишко, Веселкин, 6 i . В условиях загрязнения почв тяжелыми металлами полиметаллическая пыль в лесных культурах сосны отмечается изменение корненасьпценности тонкими проводящими корнями лесной подстилки вплоть до полного избегания корнями подстилки при максимальном уровне загрязнения Веселкин, а. Ярмишко, Влияние. В условиях техногенного загрязнения наблюдаются изменения в анатомическом строении скелетных корней сосны обыкновенной происходит увеличение толщины тангентальных стенок трахеид поздней древесины, уменьшаются радиальные просветы трахеид ранней древесины, наблюдается уменьшение линейных размеров однорядных и веретеиовидных лучей, формируется более плотная и богатая смолой древесина Митрухова, Ярмишко, . В условиях промышленного загрязнения сернистым газом отмечается увеличение смолоносности скелетных корней хвойных Митрухова, Ярмишко, Ярмишко, . В условиях полиметаллического загрязнения отмечается повреждение и отмирание апикальных окончаний корней сосны обыкновенной и последующее возобновление их роста за счет апикальных меристем. Поврежденный корень отмирает, его заменяет новый корень появляющийся из спящей почки, впоследствии отмирает и корень, который замещается следующим Ярмишко, . Исследование поглощающих корней сосны обыкновенной позволило установить факт возрастания интенсивности микоризобразования по мере приближения к источнику загрязнения Ярмишко, , . Подобное увеличение интенсивности микоризообразования отмечается и у других видов хвойных. Установлен факт возрастания в 1,,5 раза доли сложных микориз и увеличение на толщины микоризного чехла у ели и пихты по мере приближения к источнику загрязнения Веселкин, . Усиление процессов микоризообразования является результатом нарушения естественных микрогруппировок микробов и грибов обусловленного сильным воздействием на почву химических веществ Шубин, . С одной стороны интенсивное развитие микориз увеличивает процессы поглощения питательных веществ из почвы, с другой стороны происходит активное поглощение токсикантов. Опыты показали повышение содержания токсикантов в микоризах и резкое уменьшение их содержания в корнях , .