Адаптация сезонных ритмов развития на примере дендроколлекций ФНЦ агроэкологии РАН

Александра Семенютина; Дарья Сапронова; Алия Хужахметова

doi:10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.4

Авторы

Александра Викторовна Семенютина Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук
Дарья Владимировна Сапронова Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук
Алия Шамильевна Хужахметова Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук

DOI:

https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.4

Ключевые слова:

фенология, закономерности, адаптация, изменчивость, древесные виды, дендрологические коллекции

Аннотация

Оценка успешности адаптации древесных растений к почвенным и годичным изменениям сезонных метеорологических условий засушливого региона произрастания на основе метода фенологических наблюдений позволяет выявить синхронность развития вегетативных и генеративных органов культивируемых растений.

Получены многолетние экспериментальные материалы (по 20-летним периодам: 1979, 1989, 2019 г.г.) по сезонному развитию 47 древесных растений, произрастающих на участках с каштановыми почвами в дендроколлекциях Нижневолжской станции по селекции древесных пород – филиала ФНЦ агроэкологии РАН (г. Камышин, Волгоградская область).

Выявлено, что для каждого вида характерен свой годичный цикл с определенной последовательностью и длительностью периодов роста и развития, размножения и т.д. Установлена сопряженность фенофаз с сезонной ритмикой климатических параметров и важных фенофаз друг с другом, приведена частотная характеристика фенофаз сезонного развития.

Биоритмы растений связаны с анатомо-морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками и свойствами, которые влияют на степень адаптации к экологическим факторам.

Установлены фенологические закономерности развития деревьев и кустарников необходимые для прогнозирования их перспективности для защитного лесоразведения и озеленения в условиях воздействия стресс-факторов и изменения климата. По анализу многолетних (60 лет) фенологических наблюдений, выявлено, что изменчивость дат наступления внутри фазы заметно ниже, чем между фазами развития. Это согласуется с энергетическими потребностями фенофаз развития в онтогенезе и видовой принадлежностью и географическим происхождением.

Выявленные закономерности между биоритмами растений и сезонными изменениями климатических факторов в условиях Волгоградской области. У большинства видов распускание листовых почек начинается и достигает максимума при солнечном сиянии свыше 13,5 часов в сутки и среднесуточной температуры воздуха в пределах 5-10-15°C.

Максимум фенофазы начала цветения у древесных растений приходится на продолжительность солнечного сияния 14-16 часов в сутки при температуре воздуха в пределах 10-18°C. Конец цветения смещён на декаду позже примерно при тех же параметрах солнечной радиации и температуры воздуха.

Облиствение у всех растений укладывается за три декады мая - это 15-16 часов солнечного сияния и температура воздуха 15-21°C. Окончание роста побегов приходится на период года, когда солнечная радиация достигает максимума в 16 часов в сутки и температура воздуха приближается к максимуму среднесуточной температуры воздуха + 24^оС.

В последовательном ряду изученных фенофаз существуют определённые соотношения: каждая последующая начинается по завершении предыдущей; иногда возможно наложение фенофаз развития (вегетативных и генеративных органов).

Библиографические ссылки

1. Babálová, D., Škvareninová, J., Fazekaš, J., & Vyskot, I. (2018). The dynamics of the phenological development of four woody species in south-west and central Slovakia. Sustainability (Switzerland), 10(5). https://doi.org/10.3390/su10051497
2. Cortés-Flores, J., Cornejo-Tenorio, G., Urrea-Galeano, L. A., Andresen, E., González-Rodríguez, A., & Ibarra-Manríquez, G. (2019). Phylogeny, fruit traits, and ecological correlates of fruiting phenology in a Neotropical dry forest. Oecologia, 189(1), 159–169. https://doi.org/10.1007/s00442-018-4295-z
3. Flynn, D. F. B., & Wolkovich, E. M. (2018). Temperature and photoperiod drive spring phenology across all species in a temperate forest community. New Phytologist, 219(4), 1353–1362. https://doi.org/10.1111/nph.15232
4. Jara-Guerrero, A., Espinosa, C. I., Méndez, M., la Cruz, M., & Escudero, A. (2020). Dispersal syndrome influences the match between seed rain and soil seed bank of woody species in a Neotropical dry forest. Journal of Vegetation Science. https://doi.org/10.1111/jvs.12894
5. Kruzhilin, S. N., Taran, S. S., Semenyutina, A. V, & Matvienko, E. Y. (2018). Growth peculiarities and age dynamics of Quercus robur L. Formation in steppe region conditions. Kuwait Journal of Science, 45(4), 52–58.
6. Lv, A.-L., Huo, Z.-G., & Yang, J.-Y. (2020). Phenological characteristics of representative woody plants at different altitude sites in Jinnan region and their response to climate change [晋南地区不同海拔高度典型木本植物物候特征及其对气候变化的响应]. Chinese Journal of Agrometeorology, 41(2), 65–75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-6362.2020.02.001
7. Miao, Y., Chen, A., Liu, M., Wang, T., Zhao, X., Song, Z., … Liu, Y. (2017). The relationship between 35 woody plant species’ spring phenology to their heights and stem tissue densities on a campus. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 23(5), 785–791. https://doi.org/10.3724/SP.J.1145.2016.11020
8. Mijnsbrugge, K. V, & Janssens, A. (2019). Differentiation and non-linear responses in temporal phenotypic plasticity of seasonal phenophases in a common garden of Crataegus monogyna Jacq. Forests, 10(4). https://doi.org/10.3390/f10040293
9. Renner, S. S., & Zohner, C. M. (2018). Climate change and phenological mismatch in trophic interactions among plants, insects, and vertebrates. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 49, 165–182. https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-110617-062535
10. Segrestin, J., Navas, M.-L., & Garnier, E. (2020). Reproductive phenology as a dimension of the phenotypic space in 139 plant species from the Mediterranean. New Phytologist, 225(2), 740–753. https://doi.org/10.1111/nph.16165
11. Semenyutina, A., Podkovyrova, G., Khuzhakhmetova, A., Svintsov, I., Semenyutina, V., & Podkovyrov, I. (2018). Engineering implementation of landscaping of low-forest regions. International Journal of Mechanical Engineering and Technology, 9(10), 1415–1422.
12. Strømme, C. B., Julkunen-Tiitto, R., Olsen, J. E., & Nybakken, L. (2018). The dioecious Populus tremula displays interactive effects of temperature and ultraviolet-B along a natural gradient. Environmental and Experimental Botany, 146, 13–26. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2017.09.013
13. Torres-Ruiz, J. M., Kremer, A., Carins Murphy, M. R., Brodribb, T., Lamarque, L. J., Truffaut, L., … Delzon, S. (2019). Genetic differentiation in functional traits among European sessile oak populations. Tree Physiology, 39(10), 1736–1749. https://doi.org/10.1093/treephys/tpz090
14. Treml, V., Hejda, T., & Kašpar, J. (2019). Differences in growth between shrubs and trees: How does the stature of woody plants influence their ability to thrive in cold regions? Agricultural and Forest Meteorology, 271, 54–63. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2019.02.036
15. Wang, Y., Yang, X.-D., Ali, A., Lv, G.-H., Long, Y.-X., Wang, Y.-Y., … Xu, C.-C. (2020). Flowering Phenology Shifts in Response to Functional Traits, Growth Form, and Phylogeny of Woody Species in a Desert Area. Frontiers in Plant Science, 11. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00536
16. Wang, Y., Yang, X.-D., Ali, A., Lv, G.-H., Long, Y.-X., Wang, Y.-Y., … Xu, C.-C. (2020). Flowering Phenology Shifts in Response to Functional Traits, Growth Form, and Phylogeny of Woody Species in a Desert Area. Frontiers in Plant Science, 11. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00536
17. Zohner, C. M., & Renner, S. S. (2019). Ongoing seasonally uneven climate warming leads to earlier autumn growth cessation in deciduous trees. Oecologia, 189(2), 549–561. https://doi.org/10.1007/s00442-019-04339-7
18. Средние месячные и годовые температуры воздуха в Камышине. http//:www.pogodaiklimat.ru/history/34363.htm