Влияние техногенного загрязнения и засухи на генеративную сферу лесостепных популяций Pinus sylvestris L.

Целью исследований является изучение механизмов устойчивости лесостепных популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) к воздействию антропогенной нагрузки и гидротермического стресса по шкале «оптимальные годы – слабая – сильная засуха». Объекты исследования – лесные культуры сосны вблизи заповедника (Воронежская область, Рамонский район, контрольный объект) и лесная полоса вдоль автомагистрали М4 Дон (г. Воронеж, опытный объект). В результате работы в разные по климатическим условиям годы про ведена сравнительная оценка жизненного состояния опытной и контрольной популяций и установлены пределы изменчивости двух признаков семенной продуктивности (полнозернистость и число семян на шишку) в условиях ex situ. Выявлены существенные различия реакции объектов на засуху. Показано, что контрольная популяция сосны реагирует на засуху пропорционально силе погодного стресса. Уровень полнозернистости и коэффициент вариации признака составили в оптимальном 2020 году 80,8±1,34 % (CV = 9,2 %), в слабую засуху 2014 года 73,7±1,81 % (CV = 13,8 %), в сильную засуху 2007 года 32,1±3,4 % (CV = 67,7 %). В оптимальные годы техногенная популяция характеризовалась повышенной изменчивостью признаков (CV = 45,8 %), показатели семенной продуктивности ниже контроля на 15–30 %. Размах индивидуальных норм реакции в пересчете на одно дерево выше в 1,7 раз. Дифференциация деревьев на чувствительную, модальную и устойчивую группу генотипов отсутствует. Отклик генеративной сферы на засуху менее интенсивный. Опытная популяция не отреагировала на слабую засуху. В сильную засуху имел место асимметричный контролю алгоритм изменчивости признаков и низкая интенсивность стресс-реакции. Полученные результаты свидетельствуют, что контрольная популяция представляет устойчивую равновесную систему, а опытный объект – слабо неравновесную систему. Обсуждаются механизмы выживания сосны в засуху на экологически благоприятной и техногенно загрязненной территории Воронежской области.

1. Мониторинг техногенного загрязнения снежного покрова г. Воронежа / Е.В. Беспалова, Т.И. Прожори на, С.А. Куролап. // Вестник ВГУ. Сер. География. Геоэкология. 2015. № 4. С. 77–80.

2. Глотов Н.В., Тараканов В.В. Норма реакциигено типа и взаимодействие генотип-среда в природной популяции // Журн. Общей биологии. 1985. Т. 46, № 6. С. 760–770.

3. Системы семенного размножения древесных растений и селекция // Лесная генетика, селекция и физиология древесных растений / Ю.Н. Исаков [и др.]. // Лесная генетика, селекция и физиология древесных растений. Воронеж – М., 1989. С. 47–54.

4. Кузнецова Н.Ф. Генетическая система несовместимости и ее проявление у сосны обыкновенной // Лесоведение. 1996. № 5. С. 27–33.

5. Кузнецова Н.Ф. Леса среднерусской лесостепи как объект ex situ // Вестник ПГТУ: Сер. Лес. Экология. Природопользование. 2020. № 4(48). С. 10–21.

6. Кузнецова Н.Ф., Клушевская Е.С. Смена жизненного состояния как способ выживания Pinus sylvestris L. на техногенно загрязненной территории // Принципы экологии. 2020. № 2. С. 40–47.

7. Куролап С.А., Нестеров Ю.А., Епринцев С.А. Типизация территории Воронежской области по уровню техногенного воздействия на среду обитания // Вестник ВГУ. Серия: География. Геоэкология. 2010. № 1. С. 5–11.

8. Назаренко Н.Н., Корецкая И.И., Свистова И.Д. Биоиндикация почвы транспортных зон г. Воронежа // Вестник ВГУ. Сер. География. Геоэкология. 2015. № 1. С. 46–50.

9. Морфофизиологическая реакция Pinus sylvestris L. и Picea obovata Ledeb. при техногенном воздействии в условиях Северо-Запада России / В.П. Придача [и др.]. // Экология. 2011. № 1. С. 25–33.

10. Романовский М.Г. Сохранность семяпочек сосны обыкновенной в условиях интенсивного загрязнения автотранспортом // Лесоведение. 1993. № 1. С. 86–88.

11. Состояние лесных генетических ресурсов Российской Федерации: 2-й Национальный доклад Российской Федерации. М. : ВНИИЛМ, 2020. 212 с.

12. Цветков М.А. Изменение лесистости Европейской России с конца XVII столетия по 2014 год. М. : АН СССР, 1957. 213 с.

13. Усманов И.Ю., Мартынова А.В. Распределение материально-энергетических ресурсов в корнях растений с различными типами адаптивных стратегий // Докл. АН СССР. 1987. Т. 297, № 3. С. 754–757.

14. Ярмишко В.Т. Сосна обыкновенная и атмосферное загрязнение на Европейском Севере. СПб. : Изд-во СПбГУ, 1997. 210 с.

15. Brandt L. A framework for adapting urban forests to climate change / L. Brandt [and et al.]. // Environment Science and Policy. 2016. V. 66. P. 393–402.

16. Ciccarese L., Mattsson A., Pettenela D. Ecosystem services from forest restoration // New forests. 2012. Vol. 43, № 5-6. P. 543–560.

17. Grey G.W., Deneke F.J. Urban Forestry. 2nd Ed. New York: John Wiley and Sons, 1986. 299 p.

18. Iglesias V., Whitlock C. If the trees burn, is the forest lost? Past dynamics in temperate forests help management strategies // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 2020. Vol. 375, № 1794. P. 20190115.

19. Kramer K. Equilibrium and non-equilibrium concepts in forest genetic modeling: population- and individually based approaches // Forest Systems. 2011. № 3(4). P. 100–109.

20. Kuznetsova N.F. Self-fertility in Scots pine as a system for regulation close relationships and species survival in an adverse environment // Advances in Genetic Research. New York, 2012. Vol. 9. P. 83–106.

21. Kuznetsova N.F., Semenov M.A., Sautkina M.Yu. Pine forests of East European plain: distribution trends, functions and development problems // Pinus: growth, distribution and uses. New York : Nova Science Publ., 2019. P. 1–47.

22. Micieta K., Murin G. Three species of genus Pinus suitable as bioindicators of polluted environment // Water, Air & Soil Pollution. 1998. № 104. P. 413–422.

23. Sicard P. Global topic and novel approaches in the study of air pollution, climate change and forest ecosystems // Environmental Pollution. 2016. Vol. 213. P. 977–987.

24. Spiess R. Überlebens und Reproductions Strategien höherer Pflanzen-Ergebnisse einer Literaturanalyse // Arh. für Naturschutz und Landschaftforschung. 1989. Vol. 29, № 3. 198 p.

25. Forest resilience, biodiversity and climate change. A synthesis of the biodiversity, resilience/stability relationchip in forest ecosystems / I. Thompson [and et al.]. Secretariat of the Conservation on Biological Diversity. Montreal : Technical Series. 2009. № 43. 67 p.