ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ В ХВОЙНЫХ РАСТЕНИЯХ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 62

Денислямова Е.П.

студентка гр.0880121з Тульский государственный педагогический университет

им. Л.Н. Толстого (г.Тула, Россия)

ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ В ХВОЙНЫХ РАСТЕНИЯХ

Аннотация: фотосинтез - фундаментальный биологический процесс, обеспечивающий жизнь на Земле. Он представляет собой сложную цепь биохимических реакций, в ходе которых растения, водоросли и некоторые бактерии преобразуют световую энергию в химическую, синтезируя органические вещества (в основном углеводы) из углекислого газа и воды. Ключевую роль в этом процессе играют фотосинтетические пигменты, главными из которых являются хлорофиллы ^ и Ь) и каротиноиды.

Ключевые слова: фотосинтез, хвойные растения, хлоропласты.

Хлорофиллы, зеленые пигменты, поглощают преимущественно синюю и красную части спектра, а каротиноиды - желтые и оранжевые пигменты -поглощают сине-зеленую и дополнительно защищают хлорофиллы от повреждения избытком света, действуя как антиоксиданты.

Содержание этих пигментов служит надежным индикатором состояния растения и его способности адаптироваться к условиям окружающей среды. Изменения в концентрации хлорофиллов и каротиноидов ярко отражают ответ растения на различные стрессы. Например, снижение концентрации хлорофилла часто свидетельствует о дефиците питательных веществ, водном стрессе или воздействии загрязнителей окружающей среды. Увеличение же доли каротиноидов может быть следствием защитной реакции растения на

1872

интенсивное солнечное излучение или оксидативный стресс, вызванный, например, тяжелыми металлами.

Многочисленные исследования показали неоднозначное влияние различных факторов на концентрацию фотосинтетических пигментов. Внешние экологические факторы, такие как промышленное загрязнение воздуха (диоксид серы, оксиды азота, тяжелые металлы), кислотные дожди, загрязнение почвы, изменение климата (повышение температуры, засухи) существенно влияют на процесс фотосинтеза и, как следствие, на содержание пигментов. Загрязнители могут непосредственно повреждать хлоропласты, нарушая целостность мембран и блокируя ферментативные реакции. Кроме того, загрязнение может изменять доступность питательных веществ для растения, что также сказывается на синтезе пигментов.

Генетические факторы, в том числе онтогенетические изменения (изменения в ходе развития растения от прорастания семени до смерти), также играют важную роль. Молодые растения, как правило, характеризуются более высокой концентрацией хлорофилла, чем старые. Генетическая предрасположенность вида или сорта к толерантности к загрязнению также определяет его способность поддерживать оптимальный уровень фотосинтетических пигментов в неблагоприятных условиях.

Изучение фотосинтетического аппарата голосеменных растений представляет особый интерес, поскольку эти растения часто растут в экологически неблагоприятных условиях (например, в промышленных районах или на территориях с высоким уровнем загрязнения атмосферы). Анализ содержания фотосинтетических пигментов в хвойных позволяет оценить их толерантность к загрязнению и предсказать возможное влияние антропогенных факторов на их выживаемость и продуктивность. Более того, исследование фотосинтеза у голосеменных позволяет разработать эффективные стратегии по охране лесных экосистем и сохранению биологического разнообразия. В целом, мониторинг содержания фотосинтетических пигментов служит ценным

1873

инструментом для оценки экологического состояния растительных сообществ и прогнозирования ответа растительности на изменения окружающей среды.

В настоящее время хвойные деревья и кустарники часто используются для озеленения территорий, их также можно увидеть и в профессиональных проектах ландшафтного дизайна в качестве одного из его элементов среди других растительных видов и форм, и зачастую они выступают центральными объектами в оформлении. Многие виды достаточно универсальны и неприхотливы для выращивания в европейской зоне умеренного центрального климата России.

В условиях города хвойные подвержены загрязнению пылью и газами более продолжительный период по сравнению с листопадными видами. Загрязнение окружающей среды приводит к нарушению проницаемости мембран. В результате чего хвоя может потерять зеленую окраску и эстетический вид. [1]

Представлены результаты изучения содержания фотосинтетических пигментов Можжевельника обыкновенного, Лиственницы европейской, Ели обыкновенной и Ели колючей, произрастающих на территории города Тула. Количество хлорофиллов a, Ь и каротиноидов определяли спектрофотометрическим методом. В качестве растворителя использовали 96 %-й этанол. [3]

1874

Ll.iL

I Содержание хлорофилла «а», мг/г I Содержание хлорофилла «Ь», мг/г Содержание каротиноидов, мг/г

Можжевельник Лиственница

Ель

Ель колючая

обыкновенный европейская обыкновенная

Рис 1. Содержание фотосинтетических пигментов.

Проведенное исследование показало, что хвойные различаются по уровню содержания фотосинтетических пигментов, что является видоспецифичной характеристикой, а также указывает на разную степень подверженности загрязнению. В ходе проведенных исследований установлено, что максимальным уровнем содержания хлорофилла а характеризуется Ель колючая (3,7 мг/г сырой массы), а минимальным Лиственница обыкновенная, составляя 1,6 мг/г сырой массы. Уровень содержания хлорофилла Ь колебался от 0,3 мг/г сырой массы у Лиственницы европейской до 1,5 мг/г сырой массы у Можжевельника обыкновенного. Одинаковое накопление каротиноидов наблюдалось у Можжевельника обыкновенного и Ели колючей (1,2 мг/г сырой массы), что в 2 раза больше, чем у Лиственницы европейской (0,6 мг/г сырой массы).

Поскольку в хвое Лиственницы европейской определяется наименьшее содержание фотосинтетических пигментов, то это отражает характер поврежденности аппарата фотосинтеза, вероятно, из-за влияния загрязняющих веществ, бедности почв. [2]

1875

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Тужилкина В.В., Ладанова Н.В., Плюснина С.Н. Влияние техногенного загрязнения на фотосинтетический аппарат сосны // Экология. - 1998. - № 2. -С. 89-93;

2. Тишкина Е.А., Семкина Л.А. Оценка состояния ценопопуляций можжевельника обыкновенного по содержанию фотосинтетических пигментов на Среднем и Южном Урале // Лесоведение. 2017. № 6. С. 452-456;

3. Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биохимические методы в физиологии растений / отв. ред. О.А. Павлинова. М.: Наука, 1971. С. 154-170

Denislamova E.P.

Tula State Pedagogical University named after L.N. Tolstoy

(Tula, Russia)

CONTENT RESEARCH PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS IN CONIFEROUS PLANTS

Abstract: photosynthesis is a fundamental biological process that ensures life on Earth. It is a complex chain of biochemical reactions, during which plants, algae and some bacteria convert light energy into chemical energy, synthesizing organic substances (mainly carbohydrates) from carbon dioxide and water. Photosynthetic pigments play a key role in this process, the main of which are chlorophylls (a and b) and carotenoids.

Keywords: photosynthesis, coniferous plants, chloroplasts.

1876