CC BY
18
DOI: 10.18454/IRJ.2016.46.079 Горохова С.В.
Кандидат биологических наук, Горнотаежная станция Дальневосточного отделения Российской академии наук ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ТРАНСПИРАЦИИ У JUGLANS
MANDSHURICA
Аннотация
Изучалась интенсивность транспирации в разные периоды сезонного развития Juglans mandshurica. Проанализирован ход транспирации за вегетационный период. Рассмотрены дневные колебания скорости испарения. Определены оптимальные климатические условия для процессов транспирации.
Ключевые слова: интенсивность транспирации, ритмы сезонного развития, экологические факторы.
Gorokhova S.V.
PhD in Biology, Mountain-Taiga Station of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences INFLUENCE OF ECOLOGICAL FACTORS ON TRANSPIRATION RATE OF JUGLANS MANDSHURICA
Abstract
Transpiration rate of juglans mandshuricf in different periods of seasonal development was studied. The course of transpiration during vegetation period was analyzed. Diurnal fluctuations of transpiration rate was considered. Optimal climatic conditions for the transpiration were determined.
Keywords: transpiration rate, rhythms of seasonal development, ecological factors.
Одним из основных процессов водного режима растений является испарение (транспирация). Многочисленные и сследования в этой области показали, что данный процесс отражает состояние водного режима растения в конкретной экологической обстановке (температура и влажность воздуха, увлажненность экотопа и т.д.) [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9].
Приморский край характеризуется сложными климатическими условиями, обусловленными муссонным климатом и горной орографией. В течение вегетационного периода происходят сильные колебания термо- и гигрорежимов, неравномерно распределяются осадки, меняется роза ветров и т.д. Горный рельеф способствует формированию специфичных микроклиматических условий. Поэтому представляется интересным исследовать процессы транспирации у аборигенных видов.
Материал и методы исследования
Работы проводились в 2009-2010 гг. на Горнотаежной станции им. В.Л. Комарова Дальневосточного отделения Российской Академии наук (ГТС ДВО РАН), которая находится на юге Приморского края, в 25 км от г. Уссурийска (43° с.ш.). Объект исследования - представитель рода Juglans L. орех маньчжурский (Juglans mandshurica Maxim.) -реликт Дальневосточной флоры.
Фенологические наблюдения проводились по общепринятым методикам [10, 11]. Интенсивность транспирации измерялась по методу быстрого взвешивания Л.А. Иванова: изменение веса системы (часть листа) за время экспозиции - 3 мин. [12]. Замеры проводились с периодом - 2 ч. Интенсивность транспирации вычисляли по формуле: Т=(1 г.-М)60Л г.ч., где M=m2 1000^1^^, ml - вес свежего листа в мг, m2 - вес листа через время t и t - время в мин. Параметры окружающей среды (температура и влажность воздуха, освещенность, сила ветра) брались по данным метеостанции ГТС, а также измерялись непосредственно в момент наблюдений за ходом транспирации с помощью полевых портативных метеостанций SKYWATCH GEOS №11 и ТКА-ПКМ (63). На территории ГТС находится три метеорологических поста, оборудованных соответственно ГОСТу.
Результаты исследований
Интенсивность транспирации - это количество воды, которое испаряется растением в единицу времени с единицы веса (или единицы площади) листьев. Обычно интенсивность транспирации выражается в граммах воды, испаряемой растением за один час на один грамм сырого веса (что отражено в формуле) и колеблется в пределах 0,1 - 3,0 г.ч. [3]. Метод быстрого взвешивания у многих физиологов считается не очень точным (корректным). Но он отражает динамику процесса. Этого вполне достаточно для наших исследований.
На рис. 1 отображена динамика интенсивности транспирации у J. mandshurica за вегетационный период (2009 г.). На графике видно, что исследования были начаты, когда скорость испарения была уже высокой. При установлении сроков наблюдений мы руководствовались фенологическими фазами (был выбран период активного роста листа).
Л н
о о
X
т
О X
а» н
0,6
у 0,5 1.1
х~ 0,4 х
| 0,3 х
0,2 га
£ 0,1
28.05 08.06 18.06 28.06 08.07 18.07 28.07 13.08 28.08 сроки наблюдений
Рис. 1 - Среднесуточные показатели интенсивности транспирации (брался средний показатель за период
наблюдения с 9 ч. до 19 ч.).
0
Исходя из полученных результатов видно, что динамика транспирационных процессов у 3. шапйзкипса имеет сложную картину. В сезонном ходе транспирации выделяются два основных пика. Один пик интенсивности транспирации приходится на момент первого замера (28 мая), второй - на 18 июля (рис. 1, табл. 1). В течение вегетационного периода наблюдались также периоды с пониженной скоростью процессов испарения. 18 июня отмечено резкое понижение скорости транспирации, обусловленное неблагоприятной метеорологической обстановкой (1 атмосферного воздуха составляла 11,6-13,1 °С., влажность воздуха - 82-95 %, освещенность не превышала 9160 лк (люкс)) (рис. 4.).
Таблица 1 - Интенсивность транспирации (г.ч.) в разные даты наблюдений
Дата Время наблюдения
2009 г. 9 ч. 11 ч. 13 ч. 15 ч. 17 ч. 19 ч.
28.05 0,160 0,390 0,731 0,433 0,654 0,838
08.06 0,331 0,550 0,537 0,656 0,644 0,365
18.06 0,267 0,168 0,109 0,154 - -
28.06 0,279 0,418 0,451 0,534 0,623 0,551
08.07 0,295 0,595 0,417 0,794 0,317 0,309
18.07 0,331 0,473 0,598 0,703 0,538 0,352
28.07 0,384 0,369 0,395 0,498 0,510 0,286
13.08 0,344 0,395 0,606 0,749 0,428 0,345
28.08 0,158 0,267 0,335 0,404 0,334 0,278
Анализ дневной динамики транспирации показал, что этот процесс у 3. шапй5кит1са имеет свои особенности. Первые фазы вегетационного развития (активный рост листа и цветение) характеризуются для этого вида большими индивидуальными различиями транспирационных процессов и имеют у некоторых деревьев несколько дневных максимумов и минимумов, а график не имеет классической «колоколовидной» формы (рис. 2, 25 июня). Интересно, что при разном ходе дневной транспирации, среднесуточный показатель скорости испарения для всех растений в этот период имел почти одинаковые значения и колебался в пределах от 0, 434 г.ч. до 0, 496 г.ч. После прохождения первых фаз процессы транспирации синхронизируются, разность в показателях увеличивается, и выделяются деревья с более низкой или высокой скоростью испарения (Рис. 2, 20 июля). Так, например, 20 июля в 15 ч. разница в показателях составила почти 0,500 г.ч., а среднедневные значения уже колебались от 0,404 г.ч. до 0,589 г.ч. сырого веса (рис. 2). Но в разные сроки наблюдения тенденция не сохранялась и более высокие или низкие показатели были у разных растений.
25 июня
0,8 п
0 ~1-1-1-1-1-1-
9 11 13 15 17 19
время наблюдений, ч.
20 июля
0 0 ^-1-1-1-1-1-1-
£ 7 9 11 13 15 17 19
1 время наблюдений, ч.
Рис. 2 - Дневной ход интенсивности транспирации в разные даты наблюдений (данные по 5 объектам за 2 010 г.).
Для выявления зависимости скорости испарения у ореха маньчжурского от экологических факторов среды был проанализирован дневной ход транспирации с учетом метеорологической обстановки. Следует отметить, что Приморский край характеризуется весьма специфичными климатическими условиями, которые существенно влияют на водный режим растений. Территория Приморского края находится в зоне влияния муссонов Восточной Азии. Период активной транспирации приходится на сезон с достаточно высокими показателями температуры, влажности атмосферного воздуха и часто меняющимися условиями освещенности.
В табл. 2 приведены дни с максимальными и минимальными показателями интенсивности транспирации.
Таблица 2 - Дни с максимальными и минимальными показателями интенсивности транспирации при конкретных
метеорологических условиях
Дата Время Интенсивность t воздуха, Влаж-ность Освещен- Ветер, м/с
наблю- тран-спирации, °С воздуха, % ность, лк
дения г.ч.
28.05 13 ч. 0,731 23,5 49 20200 0
15 ч. 0,433 28,8 37 19500 4,5-6,3
17 ч. 0,654 29,5 31 18500 до 9
08.07 13 ч. 0,417 23,4 77 12010 0-8,5
15 ч. 0,794 26,0 64,5 18500 0-4,5
17 ч. 0,317 24,0 78,6 7200 0-2
28.07 13 ч. 0,395 24,5 72 10010 3,5-10,5
15 ч. 0,498 23,8 72,8 10500 0-4,5 до 12
17 ч. 0,510 23,3 73,6 10500 0-4,5 до 12
13.08 13 ч. 0,606 29,5 60 8700 0-3
15 ч. 0,749 29,9 55 8900 0-2
17 ч. 0,428 28,4 59 5700 0-3 до 7
Из приведенных данных видно, что процесс испарения активнее происходит при достаточно высокой температуре воздуха и относительно невысокой его влажности. Существенными факторами, влияющими на интенсивность транспирации, являются также освещенность и сила ветра (рис. 3, табл. 2). Так, 20 июля в 15 ч. (рис. 2, 3) зафиксировано понижение интенсивности транспирации для всех исследуемых растений. Это падение было обусловлено уплотнением облачности (освещенность снизилась с 10400 до 4700 лк), так как другие климатические показатели (температура и влажность воздуха) практически не изменились.
На рис. 3 отображена дневная динамика интенсивности транспирации и метеорологических факторов (температура и влажность воздуха, освещенность). На графике видно, что транспирация коррелируется со всеми указанными климатическими показателями. Наиболее высокие значения коэффициента корреляции получены для интенсивности солнечного сияния. С влажностью воздуха обратная зависимость - при ее повышении скорость транспирации снижается.
20 июля
5 ^
ГО £1 и
С
0
1
го £1
О
0
1
т
и
0
1 0) н I
и
11 13 15
время наблюдений, ч.
17
19
7
9
Рис. 3 - Дневная динамика интенсивности транспирации (ряд 1, средняя по 5 объектам), температуры воздуха (1 °С) (ряд 2, показания оси «У» умножаются на 100), влажности воздуха (%) (ряд 3, «У» х 100) и освещенности (лк)(ряд 4,
«У» х 10000). Сила солнечного сияния измерялась под пологом.
Чтобы выяснить, насколько влияет освещенность на испарение - мы выбрали день с высокими показателями температуры и влажности воздуха, но низкой освещенностью (1 - 20-26 °С; влажность - 90-95 %; освещенность - не более 1000 лк). Интенсивность транспирации у всех наблюдаемых орехов в течение дня не превышала 200 г.ч., среднедневной показатель составил 0, 153 г.ч. Интересно, что растения практически мгновенно реагируют на изменение освещенности. Так, при проведении наблюдений в дни с переменной облачностью разница в показателях интенсивности транспирации при различной освещенности составляла до 0,330 г.ч.
Влияет на интенсивность транспирации и ветер. Известно, что ветер может оказывать различное влияние на скорость испарения. На направленность этого процесса, главным образом, влияет влажность воздуха. Из таблицы 2 видно, что в наиболее ветреный день (28.07) показатели транспирации были невысокие. Влажность воздуха в сроки наблюдения составляла 72-74%. При более низкой влажности воздуха и высокой ветрености интенсивность транспирации повышается (28.05, 17 ч.). Таким образом, наиболее оптимальными для ореха маньчжурского являются следующие погодные условия: температура воздуха - 23-30 °С; влажность воздуха - 30-65 %; освещенность 800020000 лк под пологом (или 50000-90000 лк на открытых участках), с силой ветра не превышающего 10 м/сек.
Высокая корреляция хода транспирации с температурой и влажностью воздуха прослеживается в течение всего вегетационного периода (рис. 4).
1
^ 0,9
п
CL
П О. H
л
H
о о
0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
-Ряд1 Ряд2 Ряд3
28.05 08.06 18.06 28.06 08.07 18.07 28.07 13.08 28.08
сроки наблюдений
Рис. 4 - Сезонная динамика интенсивности транспирации (ряд 1, средняя по 5 объектам), температуры воздуха (1 °С) (ряд 2, показания оси «У» умножаются на 100), влажности воздуха (%) (ряд 3, «У» х 100).
0
Наблюдения за транспирацией показали, что на ход этого процесса большое влияние оказывают индивидуальные особенности организма. В некоторых опытах в один срок наблюдения разница по интенсивности транспирации между растениями составляла более 0,300 г.ч. сырого веса (0,344 и 0,668 г.ч.). При этом, какие либо закономерности по динамике транспирации выявлены не были. Разброс показателей наблюдался как в разные дни, так и часы наблюдений. Нет явной зависимости от объекта исследований (более высокая интенсивность транспирации отмечалась то у одного, то у другого растения). В отдельные даты наблюдений разница по активности ассимиляционного аппарата почти полностью отсутствовала.
Заключение
Проведенные исследования показали, что транспирация у J. mandshurica является сложным физиологическим процессом, зависящим от комплекса факторов. Прослеживается зависимость интенсивности транспирации от стадии вегетативнного развития растения, от эколого-климатических характеристик места произрастания, а также от индивидуальных особенностей организма. Все исследуемые факторы (свет, тепло, влага и сила ветра) оказывают существенное влияние на скорость испарения.
Литература
1. Куперман Ф.М. Морфофизилогические исследования развития и роста растений как новый этап в фенологии // Тр. фенолог. совещ. - Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - С. 156-177.
2. Жатканбаев Ж.Ж. Транспирация и расход воды растениями-эдификаторами основных сообществ в пустынных степях Центрального Казахстана: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Л., 1961. - 17 с.
3. Генкель П.А. Физиология растений с основами микробиологии. - М.: Просвещение, 1965. - 584 с.
4. Горшкова А.А. Эколого-морфологические особенности и водный режим степных растений Забайкалья: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - Новосибирск, 1970. - 57 с.
5. Слейчер Р. Водный режим растений. - М.: Мир, 1970. - 365 с.
6. Алексеенко Л.Н. Водный режим луговых растений в связи с условиями среды. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1976. - 198 с.
7. Петухова И.П. Эколого-физиологические основы интродукции древесных растений. - М.: Наука, 1981. - 124 с.
8. Шереметьев С.Н. Травы на градиенте влажности почвы (водный обмен и структурно-функциональная организация). - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2005. - 271 с.
9. Чернышев В.Д., Иващенко Е.А., Резинкина Г.А., Титова М.С. Сравнительные показатели водного режима растений дендрария Горнотаежной станции // Биологические исследования на Горнотаежной станции. - Владивосток, 2006. Вып. 10. - С. 99-108.
10. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. - Новосибирск: Наука, 1974. - 156 с.
11. Методика фенологических наблюдений в ботанических садах СССР // Методика фенологических исследований в Казахстане. - Алма-Ата: Наука, 1987. - С. 4-11.
12. Иванов Л.А., Силина А.А., Цельникер Ю.Л. О методике быстрого взвешивания для определения транспирации в естественных условиях // Ботан. журн. 1950. Т. 35. № 2. С. 171-185.
References
1. Kooperman F.M. Morpho-physiological investigations of plant growth and development as a new stage in phonological // Proc. of phenol. congr. - L.: Gidrometeoizdat, 1960. - P. 156-177.
2. Zhatkanbaev G.G. Transpiration and water output by plants-edificators of main desert-steppe communities of Central Kazakhstan: Avtoref. diss. ... candidate of biology. - L., 1961. - 17 p.
3. Genkel P.A. Plant physiology with bases of microbiology. - M.: Prosveshcheniye, 1965. - 584 p.
4. Gorschkova A.A. Ecological- morphological features and water regime of steppe plants of Transbaikalia: Avtoref. diss. ... doctor of biology. - Novosibirsk, 1970. - 57 p.
5. Sleycher P. Water regime of plants. - M.: Mir, 1970. - 365 p.
6. Alekseenko L.N. Water regime of meadow plants in connection with environmental conditions. - L.: LGU Publishing House, 1976. - 198 p.
7. Petukhova I.P. Ecological-physiological bases of arboreal plants introduction. - M.: Nauka, 1981. - 124 p.
8. Sheremetyev S.N. Grasses on gradient of soil humidity (water exchange and structural-functional organization). - M.: Association of scientifical publications KMK, 2005. - 271 p.
9. Chernyshev V.D., Ivashchenko E.A., Resinkina G.A., Titova M.S. Comparative indices of water regime of plants of Mountain-Taiga Station arboretum // Biological investigations at Mountain-Taiga Station. - Vladivostok: Dalnauka, 2006. Iss. 10. - P. 99-108.
10. Beideman I.N. Methods of study of plant und plant communities phenology. - Novosibirsk: Nauka, 1974. - 156 p.
11. Methods of phenological observations in botanical gardens of USSR // Methods of phenological investigations in Kazakhstan. - Alma-Ata: Nauka, 1987. - P. 4-11.
12. Ivanov L.A., Silina A.A.,Tselniker J.L. About a technigue of fast weighing for definition transpiration under natural conditions // Botan. Magazine. 1950. T. 35. № 2. - P. 171-185.
DOI: 10.18454/IRJ.2016.46.294 Гусейнов Н.Г.
Доктор ветеринарных наук, профессор кафедры «Техносферной безопасности», Муромский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых».
МОНИТОРИНГ КЛЕЩЕВОЙ СИТУАЦИИ В ОКРЕСНОСТЯХ ГОРОДА И ТЕРРИТОРИЯХ МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ОКРУГА МУРОМ
Аннотация
Целью нашей работы является изучение биосферы на предмет распространения, выявления видовой принадлежности из множества широко распространенных во всем мире иксодовых (пастбищных) клещей, встречающихся в нашем регионе, определить эколого-фенологические особенности, экстенс-(ЭИ) и интенс-(ИИ) инвазированность животных, ущербность и возможные риски для организма человека в сфере его жизнедеятельности.
Ключевые слова: животные, иксодид, интенсивность, клещ, экстенсивность.
Guseinov N.G.
PhD in Veterinary Medicine and Science, Professor of "Technosphere safety", Murom Institute (branch) Federal state budgetary Educatioal Institution of Higher Education "Vladimir State University named after Alexader Grigoryevich
and Nickolay Grigoryevich Stoletovs" MONITORING OF TICK SITUATION IN THE SUBURBS OF THE CITY AND THE TERRITORY
OF THE MUNICIPALITY MUROM
Abstract
The aim of our work is the study of the biosphere for the spread, detection of a variety of species belonging widespread worldwide Ixodes (pasture) of mites found in our region, to determine the ecological and phenological characteristics ekstens-(EI) and intens- (AI) infestation of animals, handicap and the possible risks for the human body in the sphere of its activity..
Keywords: animal, ixodids, intensity, tick, extensiveness.
Лето - самое теплое из четырех времен года, время активного отдыха, отпусков, семейных УИК-ЭНДов, детских каникул и время накопления энергетического ресурса организмом. На территории нашей страны иксодиды широко распространены повсеместно, что обусловлено климато-географическими условиями. Клещ при случайных нападениях вызывает как минимум аллергическую реакцию у человека(1). Он причиняет огромный вред организму крупного рогатого скота как активный кровосос и биологический переносчик возбудителей инфекционных и инвазионных болезней. По данным Д.Н. Засухина, 1933; Н.А. Маркова, Д.К.Полякова, 1954; У.Я Узанова, 1972; Э.Б. Кербабаева, Л.Н. Скосьфеских, 1988 г. и др. в активные периоды нападения клещей животные не только теряют значительное количество крови, но и снижают молочную (12-17%) и мясную продуктивность на (18-20%), а также качество кожевенного сырья (12%).(2)
Кроме того, во время сосания крови клещи активно воспринимают возбудителей многих инвазионных (пироплазмидозы) и инфекционных ( анаплазмоз, бруцеллез, туляремия, крымская геморрагическая лихорадка, боррелиоз, клещевой энцефалит, болезнь Лайма, гепатит и др.) болезней, а при очередном нападении в разных фазах своего развития транслируют их здоровым животным и человеку ( С.К. Бейнорович, 1907; З.М. Берданская, 1933; Н.И. Агринский, 1935; И.Г. Галузо, 1947; Т.А. Мотрич, 1955г; А. Семенов и соавт., 1999).(2)
Целью нашей работы является изучения биосферы на предмет распространения иксодовых (пастбищных) клещей в нашем регионе, определить эколого-фенологические особенности, экстенс-(ЭИ) и интенс-(ИИ) инвазированности животных, ущербности и возможных рисков для организма человека.
Материалы и методы. Распространение клещей более подробно изучали с 20 апреля по 10 июля 2015г. на окраинах г. Мурома Владимирской области и близлежащих сельских поселениях, расположенных в южном направлении. Интенсивность и экстенсивность заклещеванности животных определяли на коровах в частном секторе, свободно, бесконтрольно пасущихся небольшими группами или привязи на задах, на окраинах сельских поселений, по
19
