СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ У ЛЕБЕДЫ ТАТАРСКОЙ И МАРИ БЕЛОЙ ПРИ ПРОИЗРАСТАНИИ В АРИДНЫХ УСЛОВИЯХ КАЛМЫКИИ

Во флоре Калмыкии, относящейся к аридным регионам, широко представлены растения с C4-типом фотосинтеза, дающим им преимущества в произрастании в неблагоприятных условиях. Большая доля C4- растений приходится на семейство Маревых (Chenopodiaceae). Семейство Маревых по количеству C4- видов занимает первое место среди двудольных и второе место среди однодольных после злаков [5, с.19]. В настоящее время кооперативный фотосинтез обнаружен в этом семействе более чем у 250 видов из 31 рода. Маревые занимают ведущее положение на всех материках, особенно в жарких зонах. В листьях C4-маревых выделено 4 типа кранц-анатомии (кохиоидный, сальзолоидный, сведоидный, атриплекоидный). Ранее нами было проанализировано физиологическое состояние таких представителей, как прутняк простертый, терескен серый, комфоросма монпелийская, относящихся к кохиоидному типу кранц-анатомии. Целью данной работы является изучение некоторых физиологических процессов у растений, относящихся к атриплекоидному типу. Это лебеда татарская (Atriplex tatarica L.) и марь белая (Chenopodium album L.). На территории Калмыкии эти растения рассеяны во всех районах и относятся к сорным растениям [1, с.33]. По данным Джаповой Р.Р. [2, с.35], лебеда татарская хорошо поедается овцами и лошадьми и может использоваться как кормовое растение.

Исследования проводили на растениях произрастающих в центральной зоне Калмыкии, в районе с сухим и жарким климатом. Были проанализированы некоторые показатели водного режима, фотосинтеза (пигментный фонд) и роста на фазе цветения и образования семян.

Интенсивность транспирации (ИТ) определили по методу Иванова [4, с. 171]. Для оценки содержания пигментов листья экстрагировали 80% ацетоном, оптическую плотность определяли по формулам Вернона и Виттштейна [3, с.130] в пересчете на единицу сырого веса. Общую оводненность (ОО) определяли по методике, изложенной в пособии Удовенко Г.В. [6, с.48].

Оводненность листьев является важнейшим показателем водного режима, т.к. вода, являющая доминирующим компонентом массы растений, выполняет целый ряд функций в растительном организме. Она является средой для протекания всех процессов жизнедеятельности, участвует в фотосинтезе, обеспечивает структуру коллоидов цитоплазмы и определяет функциональную активность ферментов и структурных белков клеточных мембран и органоидов. Насыщенность клеток определяет их рост растяжением, придает упругость тканям и ориентирует органы в пространстве. Таким образом, от общего содержания воды в растении зависят все жизненно важные процессы. Проведенный анализ общей оводненности целых растений и листьев показали достаточно высокую оводненность этих растений. Содержание воды у лебеды татарской составляло 68 %, а в листьях ее было еще больше 74 %. Марь белая характеризовалась более высоким уровнем оводненности (79,4%и 82,8% в целом растении и в листьях соответственно).

Среди физиологических показателей ИТ является, пожалуй, той характеристикой, которая лучше всего свидетельствует о степени подвижности водного баланса. Хорошо известна быстрая реакция транспирации на смену условий увлажнения, температуру, освещенность и другие факторы. Возможность быстро реагировать на изменение внешних условий часто свидетельствует об адаптивных способностях растительного организма. Чем шире амплитуда изменений, тем большей приспособительной гибкостью обладает организм. Данные, приведенные в таблице, свидетельствует о том, что меньше влаги испаряет за единицу времени лебеда (173мг) по сравнению с марью (199мг). Более высокая интенсивность транспирации указывает не только на потерю воды в неблагоприятных условиях, но и на устойчивость к данным условиям, т. к за счет транспирации в листьях создается большая сосущая сила, обеспечивающая работу верхнего концевого двигается за счет которого растения могут более полно использовать водные ресурсы почвы.

Таблица 1.

Сравнительная характеристика водного режима, пигментного фонда и роста у изучаемых растений.

Примечание: * - различия статистически значимы между растениями p<0.05

Аридные условия оказывают существенное влияние на центральный физиологический процесс у зеленых растений – фотосинтез, определяющий в  конечном итоге их продуктивность. Важность этого вопроса определила необходимость изучения пигментного комплекса исследуемых растений. В природе существует несколько форм хлорофилла, включенных в структуру хлоропластов, основным из которых у высших растений является хлорофилл а и дополнительным хлорофилл в. Постоянными спутниками хлорофиллов у высшых растений являются каротиноиды, собирающие энергию квантов света и передающие ее на хлорофилл. Кроме того, каротин играет роль провитамина А и определяет кормовую ценность растений. Важна роль каротиноидов и как антиоксидантов, гасящих активные формы кислорода, появляющиеся при действии стрессоров.

Содержание основного зеленого пигмента у мари составляет 1,68 мг/г. сырого веса, что достоверно выше, чем у лебеды татарской (1,35мг/г). Такая же картина характера и для хлорофилла в, уровень которого ниже у анализируемых растений. У мари белой количество хлорофилла достигает 1,30 мг, а у лебеды всего лишь 0,99 мг/г сырого веса. Что же касается желтых пигментов, то было установлено, что марь белая также имела более высокий уровень каротиноидов, количество которых в 1,5 раза превышает их содержание у лебеды. Таким образом, изучение содержания зеленых и желтых пигментов, исследуемых растений показало их более высокий уровень у мари белой по сравнению с лебедой татарской.

Ростовые показатели имеют важное значение в анализе исследуемых растений и характеризуют способность осуществлять реакции метаболизма ведущие к накоплению сырого и сухого вещества, увеличение массы и размеров растительного организма. Они также могут характеризовать эффективность произрастания растений на конкретной территории. Изучаемые растения существенно не отличались по высоте, хотя марь белая имела меньшее количество побегов на фазе образования семян при произрастании в центральной зоне Калмыкии.

Таким образом, впервые проведенное изучение пигментного фонда, водного режима и роста таких растений семейства Маревых как лебеда татарская и марь белая, относящихся к С4-растениям и повсеместно представленных в фитоценозах Калмыкии, позволило охарактеризовать их физиологическое состояние в засушливых условиях республики и выявить их функциональные особенности.

Список литературы

1.         Бакташева Н. М. Конспект флоры Калмыкии – Элиста: Изд-во Калм.ун-та, 2012. – 112с.

2.         Джапова Р. Р., Кензеева И. Б., Сенкуева З. М. Дикорастущие растения Калмыкии. Справочное пособие. – Элиста. НПП Джангар, 2006. – 96с.

3.         Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандобина Л.М. Большой практикум по физиологии растений. Фотосинтез. Дыхание. Учебное пособие – М.: Высшая школа, 1975 -392с.

4.         Иванов Л. И., Силина А. А., Цельникар Ю. Л. О методе быстрого взвешивания для определения транспирации в естественных условиях // Ботанический журнал. – 1950. – Т. 35. – Вып.№2 – С. 171- 185.

5.         Мокроносов А.Т. Глобальный фотосинтез и биоразнообразие растительности // НТП «Глобальные изменения среды и климата». М., 1999. – С. 19-56.

6.         Удовенко Г.В. Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды. – Л.: Колос, 1976. – С. 48-51.