ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

УДК 581.1: 581:45

В.В. Казарян, В.А. Давтян, Л.Н. Оганесян

О фотосинтезе и водном режиме диких сородичей плодовых в различных
почвенно-климатических условиях Армении

(Представлено академиком К.С. Погосяном 12/VI 2003)

   Территория Армении характеризуется многообразием почвенно-климатических зон, заселенных многочисленными дикими сородичами плодовых [1]. Произрастая в разнообразных экологических условиях, они приобрели соответствующие этим условиям ценные свойства (плодовитость, качество плодов, выносливость), изучение внутреннего механизма которых представляет интерес с практической точки зрения. Нами изучены показатели фотосинтетической деятельности и водного режима некоторых диких плодовых, произрастающих в различных почвенно-климатических условиях Армении. Объектами исследования служили: вишня магалебская (Cerasus mahaleb), яблоня восточная (Malus orientalis), алыча (Prunus divaricata), груша иволистная (Pyrus salicifolia), растущие в полупустынной (Ереванский бот. сад, 1250 м над ур. м.), мезофильно-лесной (Ванадзорский бот. сад, 1450 м над ур. м.) и умеренно влажной горно-степной (Севанский бот. сад, 2000 м над ур. м.) зонах, почвенно-климатические условия которых описаны в [1].
   Исследования проводились в период формирования плодов. Повторность определений 4-6-кратная. Фотосинтетическая деятельность определялась колориметрическим методом [2], при этом вместо колориметрической шкалы использовался прецизионный pH-метр, содержание слабо- и прочносвязанного с липопротеидным комплексом (ЛПК) хлорофилла - по Осиповой [3], показатели водного режима - по Гусеву [4]. Во всех ботанических садах соблюдался соответствующий режим полива.
   Как показывают наши данные (табл.1), у всех опытных видов наиболее высокая интенсивность фотосинтеза проявляется в условиях мезофильно-лесной, минимальная - полупустынной зоны. По-видимому, в условиях Ванадзора повышенная интенсивность фотосинтеза объясняется благоприятными эдафическими и климатическими условиями, а на Севане - высоким энергетическим уровнем, способствующим противостоянию растений экстремальным условиям.

Таблица 1
Содержание слабо- и прочносвязанного с ЛПК хлорофилла и интенсивность
фотосинтеза листьев диких сородичей культурных плодовых в различных
почвенно-климатических условиях Армении (M±m) (фаза формирования
плодов)
 
Хлорофилл, мг/г сухого веса
Вид слабосвя-занный с ЛПК прочносвя-занный с ЛПК сумма % прочно-связанного от общего интенсивность фотосинтеза, мг/CO2/дм2·ч
Полупустынный район
M.orientalis 1.11±0.04 4.94±0.13 6.05±0.19        81.6 11.8±0.40
P.salicifolia 1.33±0.07 2.85±0.17 4.18±0.28        68.1 9.3±0.43
C.mahaleb 1.18±0.09 3.77±0.26 4.95±0.28        76.2 12.7±0.33
P.divaricata 1.31±0.04 4.26±0.22 5.57±0.39        76.4 11.7±0.42
Мезофильно-лесной район
M.orientalis 1.87±0.10 5.42±0.18 7.29±0.26        74.3 15.5±0.41
P.salicifolia 1.64±0.11 3.14±0.23 4.78±0.25        65.9 14.7±0.37
C.mahaleb 1.74±0.06 4.19±0.27 5.93±0.28        70.6 16.2±0.31
P.divaricata 1.89±0.08 4.98±0.21 6.87±0.22        72.5 16.8±0.48
Умеренно влажный горно-степной район
M.orientalis 1.16±0.09 6.77±0.31 7.93±0.34        85.3 14.6±0.48
P.salicifolia 1.27±0.06 3.94±0.14 5.21±0.16        75.6 12.8±0.40
C.mahaleb 1.23±0.09 5.31±0.18 6.54±0.41        81.2 14.1±0.52
P.divaricata 1.40±0.11 6.54±0.27 7.94±0.29        82.3 15.2±0.27

     Функциональная деятельность исследуемых растений обеспечивается состоянием структурных элементов клетки, т.е. хлорофилла. Наши данные показывают, что количество хлорофилла увеличивается с возрастанием высоты местности произрастания, наибольшее его содержание обнаружено у растений Севанского ботанического сада. Одновременно происходили и качественные изменения в составе хлорофилла. Наименьшее количество прочносвязанного с ЛПК хлорофилла выявлено в условиях Еревана, максимальное - на Севане, наибольшее количество слабосвязанного хлорофилла - в Ванадзоре.
   Повышенная прочность связи хлорофилла с ЛПК является убедительным показателем приспособления растительного организма к условиям существования. В данном случае на Севане прочная связь хлорофилла с ЛПК способствует сохранению молекулы от разрушения в более напряженных климатических условиях высокогорья (большой перепад дневной и ночной температур, высокая инсоляция, УФ излучение и т.п.). Условия мезофильно-лесной зоны более благоприятны для жизни изучаемых видов, поэтому там внутренняя физиологическая напряженность менее выражена. Другим существенным физиологическим показателем, приобретенным растениями в течение продолжительного периода существования в одних и тех же условиях и отражающим процесс приспособления, является водный режим.

Таблица 2
Показатели водного режима диких сородичей плодовых в различных
почвенно-климатических условиях Армении

Вид Форма воды, % на сырой вес Свобод-ная/
связан-ная		 Водоудер-живающая
способ-ность, %		 Водный дефи-
цит, %
    общая свободная связанная      
Полупустынный район
M.orientalis 65.8±0.53 42.2±1.71 23.6±1.28     1.78        65.8     9.7
P.salicifolia 64.5±0.65 40.3±0.65 24.2±0.31     1.66        61.3     8.3
C.mahaleb 71.9±1.05 43.8±1.51 28.1±0.57     1.55        62.4     10.6
P.divaricata 69.4±1.65 44.0±0.47 25.4±0.65     1.73        63.8     11.9
Мезофильно-лесной район
M.orientalis 71.3±1.28 46.9±1.06 24.4±0.72     1.93        68.9     11.2
P.salicifolia 69.7±0.83 48.6±1.24 21.1±0.56     2.30        66.8     12.4
C.mahaleb 74.6±1.57 48.4±1.90 26.2±0.68     1.84        69.4     13.7
P.divaricata 71.7±2.14 49.8±1.64 21.9±0.81     2.27        67.4     13.8
Умеренно влажный горно-степной район
M.orientalis 61.8±1.47 37.4±1.03 24.1±0.89     1.55        61.6     8.2
P.salicifolia 60.6±0.55 37.2±0.78 23.4±0.72     1.59        58.4     8.0
C.mahaleb 61.5±1.51 35.1±0.81 26.4±0.82     1.33        57.8     9.8
P.divaricata 63.1±1.28 39.2±1.54 23.9±1.14     1.64        59.1     10.5

     Общая и свободная вода листьев исследуемых объектов (табл.2) достигает максимума в Ванадзоре и минимума - на Севане. Аналогичная картина выявлена в соотношении свободной и связанной воды, что согласно Ахматову [5] является показателем приспособления растений. Водоудерживающая способность и водный дефицит растений, произрастающих в изученных лесорастительных регионах, согласуются с содержанием форм воды: в высокогорном Севанском ботаническом саду отмечена максимальная водоудерживающая способность и низкий дефицит в отличие от Ванадзора, Ереванский ботанический сад занимает среднее положение. Учитывая летние ксерофитные условия Севана и Еревана, можно предположить, что у растений в данных условиях вырабатываются соответствующие структурные и метаболические приспособительные механизмы, удерживающие расход воды. Водоудерживающая способность растений в значительной мере отражает адаптационные возможности регуляторной системы водообмена в различных почвенно-климатических условиях [6].
   Таким образом, ответная реакция организма на неблагоприятное воздействие осуществляется двумя фазами - реакции и реституции [7]. В первой фазе происходят значительные отклонения в метаболизме и физиологических функциях; в фазе реституции восстанавливаются нарушенные процессы, происходит их стабилизация на новом уровне, в результате чего растения нормально переносят новые условия жизни. Это наглядно иллюстрируется на примере диких сородичей плодовых в различных почвенно-климатических условиях Армении.

     Институт ботаники НАН РА


Литература

     1. Казарян В.О., Арутюнян Л.В., Хуршудян П.А., Григорян А.А., Барсегян А.М.  Научные основы облесения и озеленения Армянской ССР. Ереван. Изд-во АН Арм ССР. 1974. 347 с.
     2. Чатский И., Славик Б.  - Biol. plantarum. 1960. V. 2. N2. P. 107-112.
     3. Осипова О.П.  - ДАН СССР. 1947. Т. 8. N8. С. 799-801.
     4. Гусев Н.А.  Некоторые методы исследования водного режима растений. Л. ВБО. 1960. 61 с.
     5. Ахматов К.А.  Адаптация древесных растений к засухе. Фрунзе. Илим. 1976. 199 с.
     6. Чкуасели Т.Я.  Особенности адаптации интродуцированных древесных растений в субаридных условиях Восточной Грузии. Тбилиси. Мецниереба. 1989. 195 с.
     7. Штоккер О.  В сб.: Растение и вода. М. Изд-во АН СССР. 1970. С. 27-38.