CC BY
11
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ МУЖСКОЙ ГЕНЕРАТИВНОЙ СФЕРЫ СОСНЫ КРЫМСКОЙ В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
ГОРОДА ВОРОНЕЖА
М.Ю. Чугреев, мл. науч. сотр.
Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции и
биотехнологии
(Россия, г. Воронеж)
DOI:10.24412/2500-1000-2021-2-3-46-49
Аннотация. Приведены результаты трехлетних фенологических наблюдений и материалов исследования жизнеспособности пыльцы сосны крымской, произрастающей в контрастных экологических условиях Воронежской области. Приведены сроки наступления фенофаз развития мужской генеративной сферы и соответствующие им суммы эффективных температур. Определена жизнеспособность пыльцы деревьев сосны крымской в зависимости от мест произрастания. Полученные данные свидетельствуют, что данный вид хвойных интродуцентов в условиях лесостепи обладает высоким качеством пыльцы и уровнем адаптационного потенциала.
Ключевые слова: сосна крымская, хвойные интродуценты, пыльца, жизнеспособность пыльцы, фенология, техногенное загрязнение.
Состояние внешней среды оказывает значимое влияние на генеративную сферу хвойных растений. У сосны обыкновенной установлена четкая взаимосвязь между уровнем загрязнения мест произрастания и запасом питательных веществ в пыльцевых зернах, а также способностью пыльцы прорастать на искусственных питательных средах, наиболее заметная в неблагоприятные для ее развития годы [1]. Выявлено повышение числа аномалий микроспоро-генеза в условиях техногенного загрязнения [2]. Несмотря на то, что биология полового процесса у многих видов хвойных достаточно хорошо изучена, данные о норме реакции и особенностях развития мужских генеративных структур при интродукции немногочисленны [3]. Оценка качества пыльцы интродуцентов позволяет судить об их жизненном состоянии и степени акклиматизации к новым условиям произрастания [4].
Целью исследования являлось изучение состояния мужской генеративной системы Pinus nigra subsp. pallasiana Lamb в условиях интродукции под влиянием погодных условий разных лет и техногенного загрязнения места произрастания модельных деревьев.
Объектами исследования служили группы деревьев сосны крымской, произрастающие на трех контрастных по техногенному загрязнению территориях: центральная часть города Воронежа (скверы Кольцовский и Бунина); экспериментально-показательный дендрарий НИИЛГиС (ЭПД); семилукский лесопитомник (коллекционно-маточный дендрарий, КМД).
Фенологические наблюдения проводились по методике Н.Е. Булыгина [5]. Сумма эффективных температур рассчитывалась на основе метеоданных, полученных с сайта «Погода и климат» [6].
Микростробилы собирались перед пы-лением. Просеянная пыльца хранилась при температуре 4°С над водопоглотителем. Проращивали пыльцу на искусственных питательных средах [7] при стандартной (27°С) [8] и повышенной (35°С) температурах. С помощью микроскопа проводился подсчет количества проросших и непро-росших пыльцевых зерен, и определялась жизнеспособность пыльцы. По разнице между процентом пыльцы, проросшей при стандартной и повышенной температуре, оценивался уровень адаптационного потенциала каждого дерева [8].
Климатические условия, на которые пришелся период созревания пыльцы и
пыление вида, в разные годы различались. В 2017 году март и апрель были теплее (на 4,7 и 0,3°С, соответственно), а май - холоднее (на 0,9°С) многолетней среднемесячной региональной нормы. В 2018 году март был холодный (на 4,9°С ниже нормы), апрель и май более теплые (выше на 0,6 и 3,3°С, соответственно). В 2019 году все три месяца оказались значимо теплее по сравнению с региональной нормой (на 2,3, 2,0 и 2,2°С для марта, апреля и мая, соответственно). При этом количество осадков соответствовало многолетнюю среднемесячную норме или существенно ее превышало (составляя 101-258% от нее). Исключение составляли май 2017 и апрель 2019 годов, когда объем осадков составил 55 и 84% от нормы, соответственно. В целом, количество влаги в районе исследований в период созревания пыльцы было достаточным.
При повышенной температуре проращивания (35°С) у деревьев из ЭПД число проросших зерен снизилось в 1,13 раза (до 78,8±2,8%). У деревьев из других мест произрастания статистически значимых различий не наблюдалось.
В 2018 году жизнеспособность пыльцы снизилась незначительно. При стандарт-
Согласно фенологическим наблюдениям, набухание почек происходило при накоплении суммы ЭТ (эффективных температур выше +5°С) около 100°С, которое пришлось на середину третьей декады апреля. Распускание мужских генеративных почек происходит при накоплении суммы ЭТ 200°С, в середине первой декады мая. Вылет пыльцы зафиксирован при накоплении суммы ЭТ около 300°С, в середине второй - начале третьей декады мая. Пы-ление продолжалось в течение 3-5 дней.
В 2017 году жизнеспособность пыльцы всех деревьев сосны крымской при стандартной температуре проращивания (27°С) составила в центре города (сквер Бунина) - 86,9±4,4%, в ЭПД - 88,3±2,8%, в КМД -83,1±3,9% (рисунок). В Кольцовском сквере сбор пыльцы в 2017 году не проводился.
ной температуре проращивания у деревьев, произрастающих в сквере Бунина, она равнялась 83,8±2,3%, в Кольцовском сквере - 76,6±4,5%, а в экологически чистых условиях ЭПД - 80,7±3,1%. В КМД микростробилы крымских сосен были повреждены вредителями, что привело к преждевременному вылету пыльцы. При повы-
Рисунок. Влияние температуры культивирования на жизнеспособность пыльцы деревьев сосны крымской из разных мест произрастания в 2017-2019 гг.
шении температуры проращивания дере- нению количества проросшей пыльцы у вья из ЭПД демонстрируют снижение ко- деревьев из техногенно-загрязненных ме-личества проросшей пыльцы до 71,2±2,8%, стопроизрастаний. У растений на экологи-сосны из Кольцовского сквера - до чески благоприятной территории наблю-67,6±2,8%. У дерева из сквера Бунина не дается статистически достоверное повы-отмечается статистически достоверных шение количества проросшей пыльцы: в различий. ЭПД до 95,6±2,3%, в КМД - до 94,2±0,1%.
В 2019 году микростробилы всех де- Это говорит о высоком адаптационном по-ревьев были в разной степени повреждены тенциале мужской генеративной сферы вредителями. Для исследования собира- сосны крымской в 2019 году. лись те, которые имели минимальные ви- Заключение. Исследование показало,
димые повреждения. При стандартной что деревья сосны крымской имеют во все температуре проращивания жизнеспособ- годы исследования высокое качество ность пыльцы сбора 2019 года высокая, пыльцы вне зависимости от места произ-составила в техногенно загрязненных ус- растания, степени техногенного загрязне-ловиях 88,1±3,9 (сквер Бунина) и ния и метеоусловий года изучения. Более 83,3±2,8% (Кольцовский сквер). Данный теплая весна, пришедшаяся на период со-показатель у растений ЭПД несколько зревания и вылета пыльцы, способствует выше - 89,2±1,8%, а в КМД равен повышению качества пыльцы, а также 87,4±0,5%. Повышение температуры про- уровня ее адаптационного потенциала. ращивания не привело к заметному изме-
Библиографический список
1. Василевская Н.В., Домахина А.Д. Полиморфизм пыльцы Pinus sylvestris L. и Larix sibirica Ledeb. Города Мурманска // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Биологические науки. - 2016. - №4 (157). - С. 13-20.
2. Василевская Н.В., Петрова Н.В. Морфологическая изменчивость пыльцы Pinus sylvestris L. в условиях промышленного города (на примере г. Мончегорска) // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Биологические науки. - 2014. -№4 (141). - С. 7-12.
3. Аганина Ю.Е., Тарханов С.Н. Изменчивость биохимических показателей и адаптация краснопыльниковой и жёлтопыльниковой форм сосны (Pinus sylvestris L.) в условиях избыточного увлажнения // Известия Самарского научного центра РАН. - 2016. - №2-1. -С. 10-14.
4. Чугреев М.Ю., Стародубцева Л.М. Исследование мужской генеративной сферы как способ определения перспективности интродуцированных видов // Лесохозяйственная информация: сборник научно-технической информации по лесному хозяйству. Пушкино. - 2015. - №4. - С. 66-73.
5. Булыгин Н.Е. Дендрология. Фенологические наблюдения над хвойными породами. Учебное пособие для студентов лесохозяйственного факультета. - Ленинград, 1974.
6. Справочно-информационный портал «Погода и климат». - [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.pogodaiklimat.ru/monitor.php (дата обращения: 15.02.2021).
7. Паушева З. П. Практикум по цитологии растений. - М.: Колос, 1974. 288 с.
8. Свинцова В.С., Влияние засухи на генеративную сферу и жизнеспособность пыльцы сосны обыкновенной / В.С. Свинцова, Н.Ф. Кузнецова, Е.Ю. Пардаева // Лесоведение. -2014. - №3. - С. 50-58.
EVALUATION OF MALE GENERATIVE SPHERE STATE OF CRIMEAN PINE IN DIFFERENT ECOLOGICAL CONDITIONS OF THE CITY OF VORONEZH
M.Yu. Chugreev, Junior Researcher
All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology (Russia, Voronezh)
Abstract. The results of three-year phenological observations and study of the pollen viability of Crimean pine which grows in contrasting environmental conditions of Voronezh region are presented. The terms of the phenophases onset of the male generative sphere development and the corresponding sums of effective temperatures are given. The viability of pollen of Crimean pine trees in depending on the places of growth was determined. The data we have received can indicate that this type of coniferous introduced species in the forest-steppe has a high quality of pollen and a level of adaptive potential.
Keywords: Crimean pine, coniferous introduced species, pollen, pollen viability, phenology, technogenic pollution.
