CC BY
76
дой фиксировалось уже через 1 мин для образцов, отобранных в окрестностях с. Введенское, через 3 мин для растений, собранных с экологической тропы, и самое длительное насыщение происходило у побегов мхов отобранных вблизи лагеря «Романтика» - 30 мин, данное явление связано с изменением размером листьев у побегов мхов.
Определение водоотдачи побегами мхов показало (рисунок 2), что наиболее интенсивно побеги изучаемых мхов теряют воду в первые 40 мин после прекращения поступления воды к побегам мхов. Анализ динамики потери воды показал, что мхи теряют воду сначала в результате испарения с поверхности листьев, а затем из клеток. Интересно отметить, что, несмотря на одинаковую динамику водоотдачи, гаметофиты D. scoparium отличались величиной водоотдачи в зависимости от условий произрастания. Так, гаметофиты зеленого мха D. сорапит, собранные в окрестностях с. Введенское, характеризовались наименьшей водоотдачей, а гаметофиты D. сорапит, собранные близи лагеря «Романтика» отличались наибольшей водоотдачей .
Рисунок 2 - Динамика потери воды побегами мхов
Мхи способны нормально функционировать лишь в составе обширного сообщества и очень чувствительны к изменениям в окружающей среде [1]. По отношению к воде мхи эктогидрильны, их гаметофиты поглощают воду и растворенные минеральные вещества большей частью поверхности, и эти вещества сразу становятся доступными для осуществления процесса фотосинтеза. Анализ полученных результатов показал (рисунок 3), что при одинаковой динамике содержания воды в побегах мхов интенсивность ассимиляции углекислого газа зависит от условий произрастания мхов. Наиболее интенсивной ассимиляцией углекислого газа отличались гаметофиты мхов, собранные близи лагеря «Романтика».
Выводы
Таким образом, анализ проведенных исследований позволяет сделать следующие выводы:
1 При увлажнении побеги D.scoparium уже через минуту интенсивно поглощают воду. Полное насыщение клеток гаметофитов мха зависит от экологических условий произростания.
2 Зеленые мхи относятся к пойкилогидриче-
ским растениям, которые теряют воду в засушливых условиях в два этапа сначала с поверхности и затем из клеток.
3 Интенсивность ассимиляции углекислого газа гаметофитами D.scoparium зависит от экологических условий проиростания зеленого мха.
Рисунок 3 - Динамика интенсивности фотосинтеза побегами мхов
Список литературы
1 Антропова Т. А., 1971. Температурная адаптация клеток мха Mnium affine Bland ex Funk // Ботанический журнал. -Т.56. - № 11. - С. 1681-1689.
2 Гетманов Я. Я., Кузнезова Л. Г. К вопросу о биологии сфагновых мхов //Изв.АН СССР. Сер. Биол. - 1954. - № 5. -С. 135-144.
3 Практикум по физиологии растений / под ред.
В. Б. Иванова. - Москва : Издательский центр «Академия», 2001. - 150 с.
4 Шпак О. В. Эколого-физиологическая характеристика некоторых видов мхов в Хибинах: автореф. дис.... канд. биол. наук. - Санкт-Петербург, 2008. - 20 с.
УДК 581
Белоглазова М.В., Пермякова Т.В. Средняя образовательная школа №7, Курган Науменко Н.И., Лушникова Т.А. Курганский государственный университет, Курган
систематический анализ
РОДА BETULA И нЕКОТОРЫЕ
морфологиеские, фитопатологические и физиологические особенности листьев BETULA KRYLOVH G.KRYL. в зависимости от среды обитания
Аннотация. Данная статья посвящена систематическому анализу рода Betula и изучению мор-фологиеских, фитопатологических и физиологических особенностей листьев Betula Krylovii G.Kryl. в естественных условиях и городской среде.
Ключевые слова: береза, лист, гриб бурой ржавчины березы, пигменты.
Beloglazova ММ, Permyakova ТМ, Sdiool №7, ^rgan Naumenko N.I., Lushnikova T.A. Kurgan State University, Kurgan
THE SYSTEMATIC ANALYSIS OF THE BETULAAND SOME MORPHOLOGICAL, PHYTOPATHOLOGICAL AND PHYSIOLOGICALPARTICULARITIESOF BETULA KRYLOVII G.KRYL. LEAVES DEPENDING ON HABITAT
Abstract. This article is devoted to the systematic analysis of the genus Betula and the study of morphological, phytopathological and physiological characteristics of Betula Krylovii G.Kryl leaves in natural conditions and urban environment.
Keywords: birch, leave, Melampsoridium betulinum, pigments.
Введение
Береза является одним из символов России. Это дерево покоряет людей своей красотой и нежностью. Название растения «береза» (лат. Betula), означает «блаженная», «осчастливленная», что связано с лекарственными свойствами березового сока [4]. Представители семейства Betulaceae широко распространены на территории Южного Зауралья и относятся к трем родам: один культивируемый - Corylus (Лещина) и два дикорастущих: род Alnus (Ольха) и род Betula (Береза) [2; 3; 9]. На территории Курганской области и в черте города Кургана наиболее широко распространен вид береза Крылова [1; 2; 3; 4]. Именно береза Крылова стала зеленым символом Курганской области в рамках Всероссийской акции «Аллея России».
Известно, что многие древесные растения очень чувствительны к действию промышленных выбросов. Это позволяет использовать их как биоиндикаторы с целью оценки степени загрязнения и выявлении зон загрязнения в городах. В литературе отмечается, что для диагностики состояния древесных растений могут быть использованы морфологические характеристики листьев, которые непосредственно взаимодействуют с воздушной средой и являются наиболее чувствительными к внешним воздействиям.
Цель исследования: провести систематический анализ рода Betula и изучить морфологические, фитопатологические и физиологические особенности листьев Betula Krylovii G.Kryl. в естественных условиях и городской среде.
1 Методы исследования
На материале берёз, собранных в Курганской области в течение двух лет (2015-2016 гг.), был проведен морфологический анализ листьев березы, измерены длина и ширина листовой пластин-
ки, число зубцов и боковых жилок. Количество изученных листовых пластинок составило 105 экземпляров. Измерения и подсчеты проводили по гербарным образцам коллекции Курганского университета и собранным гербарным экземплярам, хранящимся в кабинете биологии школы №7 г. Кургана.
Для исследования степени повреждённости и состава хлорофиллов в качестве модельного объекта выбрана береза Крылова - наиболее массовый вид, представленный как в городских посадках, так и в пригородной зоне. Выборки листьев березы Крылова отбирались в трехкратной повторности (июнь, июль, август) на двух пробных площадках, различающихся экологическими условиями (одна из которых расположена у проезжей части городской улицы жилого массива Заозерный, другая - в лесном фитоценозе пригородной зоны г. Кургана). Листья березы отбирались с ветвей в нижней части крон (на высоте 1,5 м) с разных деревьев, растущих в границах пробных площадок.
Состояние собранных образцов с подсчетом числа пустул на листе оценивалось с использованием бинокулярного микроскопа МБС-10.
С целью оценки содержания пигментов мы использовали колориметрический метод. Навеску 0,5 г сухих листьев каждой пробы размельчали и тщательно растирали в ступке с 10 мл 80%-го ацетона, добавляя его несколькими порциями. Осадок отделяли с помощью складчатого бумажного фильтра; замеряли объем фильтрата. С помощью фотоколориметра КФК-3 мы установили величину оптической плотности суммарной вытяжки пигментов (фильтрата) при длинах волн 452,5 нм, 645 нм, 663 нм, соответствующих максимумам поглощения пигментов, по которым рассчитали концентрацию пигментов, а затем их содержание в листьях берёзы Крылова по формуле Мас-Ктпеу, 1941 [4; 8]:
С (ХлА) =12,7xD66з-2,69xD645 С (ХлВ)=22,9xD645-4,68xD66з С (ХлА+В) =8,02xD66з+20,2xD645 С (Каротин.) =4,695xD440,5-0,268xС (ХлА+В) А=СxV/mx1000,
где С-концентрация пигмента, мг/л; D663, D645, D440,5-оптическая плотность раствора при длинах волн 663, 645, 440,5 нм, соответственно; А - содержание пигмента в растительном материале, мг/г(массы); V - объем вытяжки пигментов, мл; т - навеска растительного материала, г; 1000 -коэффициент перевода мл в л [11].
2 Результаты исследования и их обсуждение
2.1 Особенности рода ВеЫа Березы - листопадные, цветущие рано весной однодомные деревья или кустарники умеренных широт. Отличительными особенностями древесных видов березы являются четко очерченный ствол, наличие боковых веток и верхушечных
5
побегов. Первые годы жизни береза растёт относительно медленно, но в возрасте 15-20 лет развитие растения становится стремительным. В высоту отдельные виды берез достигают 40 метров. Березы живут не более 150 лет. Некоторые виды березы - кустарники; есть и стланцевые формы.
Корневая система древесных берез представлена глубоко уходящими под землю ответвлениями главного корня и мощными поверхностными корнями. Центральный стержневой корень с возрастом обычно отмирает, развитие корневой системы осуществляется за счет боковых корней, образующих большое количество придаточных. Белая окраска коры дерева обусловлена наличием в ней бетулина - белого смолоподобного вещества. Ствол покрыт гладкой берестой, легко отделяющейся полосками. Внизу дерево имеет темно окрашенный ствол, береста которого рассечена крупными трещинами, придающими шершавый вид. В.И. Барановым [1] была описана встречающаяся в Западной Сибири темнокорая разновидность березы белой (пушистой) (Betula pubescens var. sibacademeica), отличающаяся отсутствием бетулина в бересте: эта разновидность нуждается в охране и включена в Красную книгу Курганской области [5]. Кора кустарниковых берез темно-серая, без бересты.
Листья древесных видов берёзы очерёдные, цельные, по краю двояко-зубчатые, яйцевидно-ромбические или треугольно-яйцевидные, двусто-ронне-симметричные, с клиновидным, ширококлиновидным или округлым основанием, до почти усечённых, гладкие, до 9 см длиной и 4 см шириной, перед опаданием желтеют.
Кустарниковые березы отличаются значительно более мелкими, короткочерешковыми листьями с округлыми или эллиптическими листовыми пластинками, перед опаданием желтеют или краснеют.
Молодые листья берез клейкие. Жилкование листовой пластинки совершенное перисто-нервное (перисто-краебежное): боковые жилки оканчиваются в крупных зубцах.
2.2 Систематический анализ рода Betula
Изучение флоры и растительности Южного Зауралья имеет почти трехвековую историю. Знания о растительном покрове края пополнялись трудами многих поколений исследователей, работавших в разных отраслях ботанической науки и уделивших внимание изучению зауральской природы. За этот период выявлен видовой состав растений [6; 9; 14], изучен растительный покров [9; 12], выполняются работы по охране природы Зауралья [10].
Род Берёза - самый крупный и сложный в систематическом отношении род деревьев и кустарников семейства Березовые; он включает около 120 видов, широко распространённых в Северном полушарии [12; 13; 14]. Из 16 видов берез, указанных В.Н. Васильевым [4] для Урала и Южного 6
Зауралья и изученных нами по гербарной коллекции Курганского государственного университета и по собственным наблюдениям в природе, в черте города Кургана произрастает 3 вида берёз: Betula alba L. (=B. pubescens Ehrh.), B. krylovii G.Kryl. и B. pendula Roth (берёза пушистая (белая), Крылова и повислая) [1; 2; 3].
Род Betula имеет следующее систематическое положение [13]. Царство: Растения (Plantae) Отдел: Покрытосеменные (Magnoliophyta) Класс: Двудольные (Magnoliopsida) Подкласс: Гамамелидиды (Hamamelididae) Порядок: Березовые (Betulales) Семейство: Березовые (Betulaceae) Род: Береза (Betula L.)
2.3 Ключ для определения растений из рода Betula (по Васильеву [4], с дополнениями [2; 3; 15])
1 Низкорослые кустарники с округлыми, тупо-вершинными листьями с 2-4 парами боковых жилок; крылышки в несколько раз (в 3-4) уже плода. Веточки грубые, густо покрыты смолистыми бо-родавочками. Сережки на коротких ножках, вверх направленные (подрод Chamaebetula (Opiz) V.Vassil) - Betula nana L. - Береза карликовая.
+ Деревья или высокие кустарники с яйцевидными, ромбическими или эллиптическими листьями; крылышки всегда развиты (подрод Betula) - 2.
2 Высокие кустарники с темно-серой корой. Веточки грубые, обильно покрыты смолистыми бородавочками. Листья некрупные, короткоче-решковые, яйцевидные, с притупленной верхушкой. Плодущие сережки обильные, при созревании вверх торчащие (секция Fruticosae (Regel) V.Vassil.) - B. humilis Schrank - Береза низкая
+ Деревья, ствол которых обычно одет белой берестой. Веточки более-менее тонкие, часто поникающие, опушенные или голые, с негустыми бородавочками. Листья яйцевидные, треугольно-яйцевидные или яйцевидно-ромбические, заостренные на верхушке. Плодущие сережки при созревании поникают на выраженной тонкой ножке - 3.
3 Молодые веточки и листья опушенные, кора молодых веточек со слабо выраженными бородавочками или без них (секция Betula) -B. alba L. (=B. pubescens Ehrh.) - Береза белая (=Б. пушистая). Вид, широко распространенный в лесной и лесостепной областях Европы и Сибири; в Зауралье всюду обычен.
+ Листья гладкие, кора молодых веточек без опушения, покрыта смолистыми бородавочками (секция Verrucosae (Sukacz.) V.Vassil.) - 4.
4 Прицветные чешуи с короткой нижней частью (основанием) - 5.
+ Прицветные чешуи с длинной нижней частью (основанием) - 6.
5 Прицветные чешуи с сильно развитыми боковыми лопастями, нижние края которых слегка загнуты книзу. Листья широкояйцевидные, с окру-
глым основанием и слабо вытянутой верхушкой -B. brachyleris V.Vassil. - Береза короткочешуй-чатая. Тип: Курганская обл., Звериноголовский район, 4 км южнее пос. Красное, заболоченный лесок, на опушке леса, 21 VII 1957, Ю. Курепин. Еще одна точка в Зауралье - березовый лес в 1 км д. Костина Звериноголовского р-на [6]. Общее распространение - юг Западной Сибири, Башкирия, Сев.Казахстан, возможно, Кавказ и Скандинавия [6].
+ Прицветные чешуи с короткими, на верхушке закругленными боковыми лопастями, нижние края которых горизонтальны или слегка вверх направлены. Листья яйцевидные, с клиновидным основанием и выраженным остроконечием на верхушке - B. microlepis Ig.Vassil. - Береза мелкочешуйчатая. Европейский вид, для Зауралья приводится из местообитаний долины Тобола (от Звериноголовского р-на на юге до Кургана на севере).
6 Листья широкояйцевидные, с обрубленным основанием - B. platyphylloides V.Vassil. -Береза широколистная. Вид, очень близкий к березе Крылова; в Зауралье встречается нечасто; отмечена в березняках долины р. Тобол, в том числе под Курганом.
+ Листья от ромбически-яйцевидных до широкояйцевидных, снизу закругленные или с клиновидным основанием - 7.
7 Листья широкояйцевидные, с закругленным основанием и очень коротким остроконечием. Орешки эллиптические, с крылышками, приблизительно равными им по длине, в верхней части орешка далеко расставленными - B. krylovii G.Kryl. - Береза Крылова. Основной лесоо-бразующий вид березовых колков юга Западной Сибири, наиболее обычный и широко распространенный в Западной Сибири и на Урале, и редкий в Предуралье, где проходит западная граница ареала вида [1].
8 Листья с клиновидным, иногда закругленным основанием и сильно вытянутым остроконе-чием. Орешки узкоэллиптические, с крылышками, значительно превышающими орешки по длине, в верхней части орешка почти смыкающимися, образующими узкую щель - B. pendula Roth -Береза повислая. Вид с обширным европейско-западносибирским ареалом, гибридизирующий с другими видами берез в зоне контакта [21].
Наиболее широко распространена на Урале, в Зауралье и на юге Западной Сибири береза Крылова - основной лесообразующий вид березовых колков Зауралья [2; 3; 6]. Известный лесовод и дендролог Сибири Г.В. Крылов впервые описал березу Крылова в 1959 г. и назвал ее в честь выдающегося ученого, профессора Порфирия Никитича Крылова, одного из основателей Томского государственного университета, автора книги «Флора Западной Сибири». Согласно взглядам Н.Н. Цвелева [15], береза Крылова происходит от гибридизации двух восточноевропейских видов березы - повислой (B. pendula) и широко-СЕРИЯ «ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ», ВЫПУСК 10
листной (B. platyphylla).
2.4 Морфологические особенности листьев березы Крылова
Береза Крылова (B. krylovii G.Kryl.) - дерево высотой 20-30 м с гладкой серовато-белой корой. Однолетние веточки красновато-коричневые, голые; двух- и многолетние - коричневые, иногда темно-коричневые с серым восковым налетом, довольно густо усажены белыми железками. Почки яйцевидные, островатые, гладкие, смолистые, с плотно прижатыми чешуями, желто-коричневые, длиной 4-5 мм. Листья длиной 4-6 см и шириной 2,5-5 см, голые, широкояйцевидные, яйцевидно-ромбические, при основании закругленные или клиновидные, на верхушке слегка вытянутые и заостренные, по краям удвоенно-утроенно зубчато-пильчатые, с 5-7 парами боковых жилок. Черешки в 2-3 раза короче листовой пластинки, их длина
1-3 см. Женские сережки цилиндрические длиной
2-3 см и шириной 0,5 см на ножке, длина которой 1,2-1,5 см. Прицветные чешуйки при плодах желтые или желто-бурые длиной 3-4 мм и такой же ширины, трапециевидные, к основанию клиновидно суженные, с треугольной, слегка закругленной вершиной; боковые лопасти округло-треугольные, крупнее средней, слегка отклоненные книзу. Орешек яйцевидный, его длина 1-1,2 мм, а ширина 0,7-1 мм. Крылышки расходятся под тупым углом и равны ширине орешка [4; 6; 15].
Проведенные нами измерения размеров листьев показали, что в городской среде длина листовой пластинки изученных экземпляров березы Крылова варьировала от 3,0 до 8,3 см и в среднем составила 5,1 см, ширина листовых пластинок изменялась от 2,4 до 6,0 см и в среднем составила 3,7 см. В лесном фитоценозе длина листовой пластинки изученных экземпляров березы Крылова варьировала от 2,7 до 7,2 см и в среднем составила 4,9 см, а ширина листовых пластинок изменялась от 1,7 до 6,7 см и в среднем составила 4,1 см. Таким образом, изменение длины листовых пластинок листьев березы находится в пределах ошибки опыта, при анализе ширины листовых пластинок можно отметить, что в лесном фитоценозе этот линейный показатель несколько выше, чем у листьев березы, произрастающей в городской среде.
Подсчет числа зубцов по краю листовой пластинки березы Крылова независимо от условий произрастания составил в среднем 36 зубца (разброс от 19 зубцов до 66 зубцов), при этом число зубцов оказалось признаком, не связанным с размером листа: как наименьшее, так и наибольшее число зубцов выявлено у листьев средних или немного больших размеров. Лист березы Крылова имеет в среднем 11 крупных боковых жилок (варьирование от 8 жилок до 16 жилок), и число боковых жилок также не связано с размерами листьев.
2.5 Фитопатологические особенности листьев березы Крылова
На всех отобранных образцах листьев бере-
7
зы Крылова обнаружены повреждения, вызванные грибом бурой ржавчины березы (Melampsoridium ЬеЫпит). Повреждения выглядят как отдельные пятнышки некроза тканей листа, развивающиеся под кожицей и при развитии заболевания прорывающиеся с нижней стороны в форме пустул. Пустулы окрашены в ржаво-жёлтый цвет летом (уредопусту-лы, в которых созревают уредоспоры), затем пустулы быстро темнеют (в них формируются зимующие споры тёмно-бурого, почти чёрного цвета). Пустулы формируются в местах внедрения росткового мицелия из споры гриба, и поэтому по числу пустул на листе можно судить о степени запылённости воздуха спорами патогена, распространёнными в воздухе. Для оценки фитопатологического состояния листьев березы Крылова нами рассчитывалось среднее значение числа пустул на листовой пластинке. Косвенно по числу пустул можно оценить массовость развития возбудителя и степень запылённости воздуха в летний период. Степень поврежденности листовых пластинок березы ржавчинным грибом может быть связана с различными факторами:
1 Степенью запылённости воздуха и насыщенности воздушной среды спорами патогенных грибов;
2 Иммунным статусом растения и листьев по отношению к данному заболеванию;
3 Сезонной динамикой заболеваемости.
Помимо повреждений, вызванных бурой
ржавчиной, отмечены повреждения несовершенными грибами с очагами поражения с нижней и верхней стороны листьев (в очаге развивается белый воздушный мицелий, с шаровидными скоплениями спор (конидий) белого цвета; на сильно повреждённых участках изъявляется кожица листа).
Среднее число пустул на исследованных ли-
стовых пластинках возрастает с июня по август как в естественных фитоценозах, так и в городских посадках (таблица 1, рисунок 1), при этом степень поврежденности листьев растений в городе в каждом временном отрезке отбора проб заметно выше по сравнению с природным сообществом. Очевидно также, что в городской среде наблюдается более резкое увеличение степени поврежденности листьев с июня по август.
Таблица 1 - Поврежденность листьев берёзы Крылова в естественных фитоценозах и городской среде
Месяц Условия произрастания Среднее число пустул (пятен некроза ткани) на листе берёзы Крылова
Июнь Лесной фитоценоз 2,8
Жилой массив Заозёрный 3,4
Июль Лесной фитоценоз 11,5
Жилой массив Заозёрный 14,3
Август Лесной фитоценоз 19,7
Жилой массив Заозёрный 26,9
Таким образом, мы пришли к выводу, что степень поврежденности листа берёзы Крылова фитопатогенными грибами может служить биоиндикатором для определения степени загрязнения воздушной среды.
2.6 Физиологические особенности листьев березы Крылова
В процессе эволюции растений у них сформировался специализированный орган фотосинтеза -лист. Приспособление его к фотосинтезу шло в двух направлениях: 1) наиболее полное погло-
Рисунок 1 - Степень поврежденности листьев берёзы Крылова ржавчинным грибом (среднее число пустул на листе) в естественном фитоценозе и в городской среде
щение и запасание лучистой энергии и 2) эффективный газообмен с атмосферой [8]. В среднем листья поглощают 80-85% энергии фотосинтети-чески активной радиации (ФАР), которой является видимая часть спектра электромагнитного излучения с длиной волны 400-700 нм. Поглощение ФАР у высших растений обеспечивается пигментами фотосинтеза: хлорофиллами а и Ь, и каротиноидами. Они имеют два максимума поглощения - в сине-фиолетовой и красной частях спектра. Хлорофилл Ь поглощает эффективно коротковолновые сине-фиолетовые, а хлорофилл а - длинные красные лучи. Наибольший фотосинтез наблюдается при освещении листьев красным светом [7; 8].
Проведенные нами исследования показали, что содержание пигментов в листьях березы Крылова во всех вариантах отбора проб на протяжении летнего периода изменялось (таблица 2, рисунок 2).
Максимальное содержание хлорофилла отмечается в июле, независимо от места взятия проб листьев берёзы. Снижение содержания пигментов в августе связано с уменьшением продолжительности светового дня, старением листьев и разрушением хлорофилла. Однако интересно отметить, что на протяжении наблюдаемого периода в июне несколько более высокое содержание фотосинтетических пигментов отмечалось в листьях берёзы, взятых из леса, а с июля - в листьях берёзы, взятых в городе.
Таблица 2 - Содержание пигментов в листьях берёзы Крылова
Содержание пигмента в листе, мг/л
Хлорофилл а Хлорофилл Ь Каротин
Июнь Лесной фитоценоз 1,774 0,338 0,313
Жилой массив Заозёрный 1,725 0,522 0,091
Июль Лесной фитоценоз 2,651 0,247 0,333
Жилой массив Заозёрный 0,904 1,821 0,611
Август Лесной фитоценоз 1,701 0,412 0,293
Жилой массив Заозёрный 0,528 0,962 0,283
Анализ содержания различных форм хлорофилла показал, что содержание хлорфилла а было выше в листьях берёзы в лесу, т. е. в естественных лесных фитоценозах. Это косвенно указывает на то, что листья березы Крылова в лесном фитоценозе отличались более высокой интенсивностью ассимиляции углекислого газа и, как следствие, выделения большего количества кислорода. Поэтому и воздух в лесах чище, чем в городе.
В листьях березы Крылова, собранных в го-
_0
о о
о
X >
о
со о
2,5
1,5
го
и ф
чд о о
0,5
Лесной фитоценоз
Жилой массив Заозёрный
Лесной фитоценоз
Жилой массив Заозёрный
Лесной фитоценоз
Жилой массив Заозёрный
Июнь
Июль
Август
3
2
1
0
ОХлорофилл а ИХлорофилл Ь ЕЗКаротин
Рисунок 2 - Содержание пигментов в листьях берёзы Крылова СЕРИЯ «ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ», ВЫПУСК 10
родской среде, отмечалось более высокое содержание хлорофилла Ь, что, вероятно, связано с адаптацией растений к неблагоприятным стрессовым условиям: загрязнённости, запылённости воздуха и поражению листьев ржавчинным грибом. Данные факторы окружающей среды ухудшают освещенность листьев. В таких условиях к клеткам листьев лучше поступают лучи сине-фиолетовой части спектра, которые более полно использует хлорофилл Ь. В литературе отмечается, что у световых листьев по сравнению с теневыми листьями число хлоропластов, приходящихся на единицу поверхности листа, и соотношение хло-рофиллов а:Ь значительно выше [7]. Проведенные вычисления соотношения хлорофиллов а:Ь показали (таблица 3), что данный показатель был выше у листьев березы Крылова в лесном фитоценозе, чем у листьев березы, произрастающей в городе. Таким образом, проведенные вычисления соотношения хлорофиллов а:Ь, еще раз подтвердили наше предположение, что в городской черте листья березы находятся в более худших условиях освещения из-за влияния факторов внешней среды.
Таблица 3 - Соотношение хлорофиллов а:Ь в листьях берёзы Крылова
Месяц взятия пробы Соотношение хлорофиллов а:Ь
Лесной фитоценоз Жилой массив Заозёрный
Июнь 7,45 0,55
Июль 2,74 0,81
Август 1,76 1,58
Содержание каротиноидов в листьях березы Крылова в лесном фитоценозе было относительно стабильным в течение всего летнего сезона, тогда как в условиях городской среды были выявлены значительные колебания количества каротина в листьях берез. Максимальное количество каротиноидов в этих листьях наблюдалось в июле и затем постепенно снижалось. Важно отметить, что более высокое содержание каротиноидов отмечалось на фоне большего количества хлорофилла. В литературе отмечается, что каротинои-ды выполняют защитную функцию, предохраняя хлорофилл от фотоокисления [7].
Заключение
В Зауралье, по данным публикаций разных авторов, произрастает 3 рода семейства Березовые: культивируемая Лещина (Орешник) и дикорастущие Ольха и Береза. Род Береза - самый крупный, он включает 150 видов, в том числе 16 видов произрастает на Урале и 8 видов в Курганской области.
Для определения видов берез Курганской области нами был использован определительный ключ, представленный В.Н. Васильевым [4], дополненный нами по работам З.Н. Брусниковой и Н.И. Науменко [2; 3]. Для диагностики видовой
принадлежности древесных растений могут быть использованы характеристики ассимилирующих органов, включающие такие мерные и количественные характеристики листа, как размеры, форма, край листовой пластинки, количество жилок. При статистической обработке проведенных нами измерений 205 образцов ассимилирующих органов (листьев) берёзы Крылова и берёзы пушистой выявлены видовые морфологические особенности двух изученных видов:
- длина листовой пластинки берёзы Крылова заметно больше длины листовой пластинки берёзы пушистой: в среднем 5,11 см и 3,63 см, соответственно;
- ширина листовой пластинки берёзы Крылова больше ширины листовой пластинки берёзы пушистой: в среднем 3,68 см и 3,0 см, соответственно;
- выявленную разницу в размерах листа изученных видов (более крупные листовые пластинки березы Крылова по сравнению с березой пушистой), растущих в сходных экологических условиях, можно объяснить как видовые отличия;
- среднее число зубцов по краю листа берёзы Крылова и берёзы пушистой - 36 и 37, соответственно; при этом размах изменчивости признака более выражен у березы Крылова (от 19 до 66 зубцов) (у березы пушистой - от 22 до 60 зубцов);
- число зубцов оказалось признаком, не связанным с размером листа: как наименьшее, так и наибольшее число зубцов выявлено у листьев средних или немного больших размеров;
- лист каждого из изученных видов имеет в среднем 11 крупных боковых жилок (от 8 до 16 у березы Крылова и от 8 до 14 у березы пушистой); число боковых жилок не связано с размером листа;
- лист березы пушистой в среднем более мелкий, чем лист березы Крылова: отличительным признаком этого вида, возможно, является более густая сеть боковых жилок и более часто расположенные зубцы по краю листа.
Листовые пластинки могут быть индикаторами экологических условий: среди изученных нами экземпляров наиболее мелкими были листья березы пушистой, растущей на болотистых местах; наиболее крупные листья развиваются на молодых, активно растущих ветвях березы Крылова, собранных в городе и на лесных опушках.
Листовая пластинка берёзы Крылова может быть биоиндикатором для определения загрязнённости в естественных биоценозах и городской среде.
Биоиндикация по количественному составу хлорофиллов а и Ь в листовых пластинках берёзы Крылова в фитоценозах позволяет определить состояние экологической среды и эффективность фотосинтеза в растительных сообществах.
Предложенные методики изучения листовых пластинок берёзы Крылова в Курганской области позволяют определить степень воздействия техногенных факторов в среде обитания человека.
Список литературы
1 Баранов В. И. Заметка о березах из лесостепи Западной Сибири//Изв. Зап.-Сиб. отд. РГО. - Омск, 1924 (1925). - Т.4. - Вып.1. - С.47-54.
2 Брусникова З. С., Науменко Н. И. К систематике видов берез (Веи1а L., Веи1асеае) Южного Зауралья//IV Зыряновские чтения : матер. Всерос. науч.-практ. конф. -Курган, 2006. - С.202-203.
3 Брусникова З. С., Науменко Н. И. Род ВеШа L. во флоре Южного Зауралья : матер. XVIII Всерос. научно-практ. крае-ведч. конф. - Тюмень : Изд-во Тюменского ун-та, 2006. -С.188-190.
4 Васильев В. Н. Березы Урала // Тр. Ин-та экологии растений и животных, 1969. - Вып.69. - С.59-140.
5 Красная книга Курганской области. - 2-е изд. - Курган : Изд-во Курганского гос. ун-та, 2012.
6 Крылов Г. В. Леса Западной Сибири. - Москва ; Ленинград : Изд-во АН СССР, 1961. - 255 с.
7 Мерзляк М. Н. Пигменты, оптика листа и состояние растений // Соросовский образовательный журнал. - 1998. -Т 4. - С.19-24.
8 Мокроносов А. Т., Гавриленко В. Ф., Шигапова Т. В. Фотосинтез. Физиолого-экологические и биохимические аспекты. - Москва : Академия, 2006. - 216 с.
9 Науменко Н. И. Флора и растительность Южного Зауралья. - Курган : Изд-во Курганского гос. ун-та, 2008. -512 с.
10 Науменко Н. И., Зырянов А. В., Огнева Н. А. Особо охраняемые природные территории Курганской области. -Курган : Зауралье, 2001.
11 Практикум по физиологии растений / под ред.
В. Б. Иванова. - Москва : Издательский центр «Академия», 2001. - 150 с.
12 Растительный покров Западно-Сибирской равнины. -Новосибирск: Наука, Сибирск. отд-е, 1985. - 251 с.
13 Тахтаджян А. Л. Система магнолиофитов. -Ленинград : Наука, 1987. - 440 с.
14 Флора Сибири : в 14 т. - Новосибирск: Наука, 1992. -Т.5. Salicaceae-Amaranthaceae. - 312 с.
15 Цвелев Н. Н. Определитель сосудистых растений Северо-Западной России (Ленинградская, Псковская и Новгородская области). - Санкт-Петербург : Изд-во СПбХФА, 2000. - 781 с.
УДК 581 Бронских Е.Д.
Средняя образовательная школа №32, Курган Лушникова Т.А.
Курганский государственный университет, Курган
СОРТОИСПЫТАНИЕ ГИБРИДОВ ПЕРЦА СЛАДКОГО АГРОФИРМЫ «СЕМКО - ЮНИОР» В УСЛОВИЯХ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА НА ТЕРРИТОРИИ КУРГАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация. Данная статья посвящена сортоиспытанию гибридов перца сладкого агрофирмы «Семко - Юниор» в условиях защищенного грунта Курганской области. Наиболее урожайными являются гибриды F1 Лотта, F1 Алкмар, F1 Раннее чудо, F1 Тамерлан. Высоким качеством характеризуются плоды перца F1Алкмар, F1Раннее чудо и F1Соната. Вегетационный период растений гибрида перца сладкого F1 Соната в условиях Курганской области оказывается более растянутым, и перец из группы раннеспелых переходит в группу среднеспелых.
Ключевые слова: перец, рост, развитие, урожайность.
Bronskikh E.D. Sсhool №32, ^rgan Lushnikova T.A.
Kurgan State University, Kurgan
STRAIN TESTING OF HYBRID OF SWEET PEPPER OF FARM FIRM «SEMKO - JUNIOR» IN THE CONDITION OF FRAME AREA ON THE TERRITORY OF KURGAN REGION
Abstract. This article is devoted to strain testing of hybrid of sweet pepper of farm firm "Semko -Junior" in condition of the frame area on the territory of Kurgan region. The most productive are hybrids F1 Lotta, F1 Alkmar, F1 Early prodigy, F1Tamerlan. Pepper fruits F1 Alkmar, F1 Early prodigy and F1 Sonata are characterized by high quality. Vegetation period of the the hybrid of sweet pepper F1 Sonata in the condition of Kurgan region turns out to be longer, and this pepper from group early-ripe moves over to the group average-ripe.
Keywords: pepper, growth, development, productivity.
Введение
Овощеводство является одним из важнейших направлений сельского хозяйства, в частности растениеводства. Производство овощей в мире год составляет 50-60 млн т в год. Валовая продукция овощей за 2015 г. в России составила 16,1 млн т [1; 2; 11]. Возделывание тех или иных видов овощных растений зависит от климатических условий и состава почв различных регионов нашей страны. Селекционерами выведены сорта овощных культур для каждой почвенно-кли-матической зоны России; сорта различаются по срокам созревания, способом выращивания - в открытом или закрытом грунте, условиями потребления - в свежем виде либо для различных видов переработки и т. д. Созданы качественно новые сорта: хладостойкие, годные для длительного хранения, ультраскороспелые и устойчивые к некоторым распространенным заболеваниям [4]. Новые сорта и гибриды проходят различные типы сортоиспытаний перед их рекомендацией для той или иной территории. Выделенные в предварительном сортоиспытании сорта проходят конкурс между собой, сравниваются со стандартом и лучшими сортами других селекционных учреждений [5].
На территории Курганской области сортоиспытанием сельскохозяйственных культур в основном зерновых, картофеля, лука занимается ФГУ «Госсорткомиссия по Курганской области» [3; 8]. Данных по сортоиспытанию перца сладкого на территории Курганской области в литературе не встречалось.
