Вміст фотосинтетичних пігментів у хвої сосни звичайної (Pinus sylvestris L.) в умовах заповідних об'єктів міста Черкаси

Ключові слова: міські насадження, метеорологічні чинники, концентрації фотосинтетичних пігментів, фотохімічна активність хлоропластів, соснові деревостани

Анотація

Деревні насадження парків міст, що належать до природно-заповідного фонду держави, перебувають під впливом стресових чинників, тому є актуальним питання їх діагностики. Фотосинтетичний апарат рослин є одним з показників їх життєвого стану. Досліджено фотосинтетичний апарат хвої сосни звичайної парків-пам'яток садово-паркового мистецтва Черкас. Встановлено, що в Черкасах поєднання перепадів температури та збільшення середньої літньої температури і зниження відносної вологості повітря створює умови для посух. Високий рівень забруднення атмосферного повітря (індекс забруднення 7,22) у поєднанні з низьким потенціалом до розсіювання шкідливих домішок в атмосфері сприяють послабленню соснових деревостанів парків міста. Виявлено збільшення концентрації хлорофілів та каротиноїдів хвої порівняно з деревами контрольної ділянки у парках "Сосновий бір" (Ахл а – в 1,2 раза; Ахл b – в 1,6 раза; Акар – в 1,3 раза) та "Обласна лікарня" (Ахл а – в 1,4 раза; Ахл b – в 1,9 раза; Акар – в 1,4 раза), а у дерев парку "Перша міська лікарня" встановлено, що концентрація хлорофілу а та каротиноїдів в 1,5 раза, а хлорофілу b в 1,05 раза менша, ніж у контрольних дерев. Виявлено достовірний зворотній зв'язок між концентрацією сульфатів у снігових опадах та концентрацією хлорофілу а (r = -0,844 при t= 6,24 ˃ t0,05 = 2,26) та хлорофілу b (r = -0,762 при t= 5,37 ˃ t0,05 = 2,26). З'ясовано, що співвідношення вмісту хлорофілу a до хлорофілу b у досліджуваних дерев нижче (2,50-2,59) порівняно з контрольними деревами (3,52). Виявлено, що співвідношення вмісту хлорофілів до вмісту каротиноїдів у дерев контрольної ділянки (4,09) менше, ніж у дерев паркових насаджень (4,21-4,53). З'ясовано, що фотохімічна активність хлоропластів соснових деревостанів досліджуваних ділянок нижча порівняно з контролем (425,84±18,24): парк "Сосновий бір" – 386,44±15,63, парк "Обласна лікарня" – 354,26±12,34, парк "Перша міська лікарня" – 300,01±13,85. Встановлено, що зміни фотосинтетичного апарату рослин парків "Сосновий бір" та "Обласна лікарня" свідчать про розвиток адаптивної специфічної реакції на стресогенні чинники міського середовища, а зниження всіх досліджуваних показників сосни звичайної "Парку Першої міської лікарні" діагностує пригнічення фотосинтетичної функції деревостанів та розвиток деструктивних процесів.

Біографії авторів

І. А. Чемерис, Черкаський державний технологічний університет, м. Черкаси

канд. біол. наук, доцент, завідувач кафедри загальної екології, педагогіки та психології

С. І. Ключка, Черкаський державний технологічний університет, м. Черкаси

канд. пед. наук, доцент, кафедра загальної екології, педагогіки та психології

Посилання

Adamenko, T. I. (2014). Agroclimatic zoning of the territory of Ukraine taking into account climate change. Vydavnytstvo TOV "RIABLITs. [In Ukrainian].

Ashraf, M. & Harris, P. J. C. (2013). Photosynthesis under stressful environments: An overview. Photosynthetica, 51(2), 163–190. https://doi.org/10.1007/s11099-013-0021-6

Assadi, A., Pirbalouti, A., Malekpoor, F., Teimori, N., & Assadi, L. (2011). Impact of air pollution on physiological and morphological characteristics of Eucalyptus camaldulensis Den. Journal of Food, Agriculture and Environment, 9, 676–679. https://doi.org/10.1234/4.2011.2188

Bessonova, V. P., & Ponomaryova, O. A. (2017). Morphometric characteristics and the content of plastid pigments of the needles of Picea pungens depending on the distance from the highways. Biosystems Diversity, 25(2), 96–101. https://doi.org/10.15421/011714

Chemerys, I., & Zrazhevskyy, S. (2009). Influence of motor exhaust gases on photosynthetic function of plants. Pytannya bioindykatsiyi ta ekolohiyi, 14(2), 86–100. [In Ukrainian].

Didukh, Ya. P., Volvach, F. B., & Temchenko, A. M. (1987). Ecological and coenotic characteristics of Cherkasy forest. Ukrainskyi botanichnyi zhurnal, 443(6), 68–72. [In Ukrainian].

Dubytskyi, O., Habriiel, H., & Tkachuk, K. (2007). Photochemical Activity of Chloroplasts in Winter Wheat Leaves for Young Wits. Visnyk Lvivskoho universytetu. Seriia biolohichna, 43, 233–240. [In Ukrainian].

Eckhardt, U., Grimm, B., & Hörtensteiner, S. (2004). Recent advances in chlorophyll biosynthesis and breakdown in higher plants. Plant molecular biology, 56, 1–14. https://doi.org/10.1007/s11103-004-2331-3

Ecological passport of Cherkasy region in 2019. (2020). Cherkasy. [In Ukrainian].

Eggink, L. L., Park, H., & Hoober, Y. K. (2001). The role of chlorophyll b in photosynthesis: hypothesis. BMC Plant biology, 1, 11–17. https://doi.org/10.1186/1471-2229-1-2

El-Khatib, A. A., El-Shanawany, A. A., & El-Amery, E. M. (2016). Urban tree leaf as bio-indicator for air pollution around superphosphate fertilizers plant, Upper Egypt. Journal of Ecology of Health & Environment An International Journal, 4(2), 95–101.

Guidelines for the control of air pollution RD 52.04.186-89. (1991). Moskva, Hosudarstvennyi. komytet SSSR po hydrometeorolohyy, Mynysterstvo zdravookhranenyia SSSR. [In Russian].

Hrytsak, L. R., Herts, A. I., Nuzhyna, N. V., Cryk, M. M., Shevchenko, V. V., & Drobyk, N. M. (2018). The influence of light regime on the growth data and pigment composition of the plant Gentiana lutea cultured in vitro. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 9(2), 258–266. https://doi.org/10.15421/021838

Ilkun, G. M. (1978). Air pollutants and plants. Kiev: Naukova dumka. [In Russian].

Izraiel, Ju., Nazarov, I., & Pressman, A. L. (1983). Acid rain. Leningrad: Gidrometeoizdat. [In Russian].

Kabashnykova, L. F. (2014). Photosynthetic apparatus and stress in plants. Mynsk: Belaruskaia navuka. [In Russian].

Karpenko, V. P. (2010). Photochemical activity of chloroplasts of spring barley under the action of herbicide of sulfonylurea class Granstar 75 and plant growth regulator Emistim S. Ahrobiolohiia: zb. nauk. prats, Bila Tserkva, 4(80), 16–19. [In Ukrainian].

Kochubei, S. M., Shevchenko, V. V., Bondarenko, O. Iu., & Panas, Y. D. (2013). Dynamics of changes in the functional activity of the photosynthetic apparatus of pea plants caused by high-temperature stress. Dopovidi Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy, 6, 152–156. [In Russian].

Korshikov, I. I. (1996). Adaptation of plants to conditions of technogenically polluted environment. Kiev: Naukova dumka. [In Russian].

Kreslavski, V. D., Los, D. A., Schmitt, F.-J., Zharmukhamedov, S. K., Kuznetsov, V. V., & Allakhverdiev, S. I. (2018). The impact of the phytochromes on photosynthetic processes. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics, 1859(5), 400–408. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2018.03.003

Kreslavsky, V. D., Zorina, A. A., Los, D. A., & Allakhverdiev, S. I. (2013). Molekular mechanisms of stress resistance of photosynthetic machinery. Molekular stress Physiology of Plants. Rout, G. R., Das, A. B. (Eds.) Springer India, 21–51.

Martin, B., & Öquist, G. (1979). Seasonal and experimentally induced changes in the ultrastructure of chloroplasts of Pinus sylvestris. Physiologia Plantarum, 46, 42–47. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1979.tb03183.x

Meitei, M. D., Kumar, A., Prasad, M. N. V., Matec, P., Waloszek, A., Maleva, M., & Strzalka, K. (2014). Phosynthetic pigments and pigment-protein complexes of aquatic plants under heavy metal stress. Photosynthetic Pigments: Chemical Structure, Biological Function and Ecology. Syktyvkar, 317–332.

Mokronosov, A. T., & Ivanova, N. A. (1971). Features of the photosynthetic function during partial defoliation. Fiziologiya rastenij, 18(4), 668–676. [In Russian].

Murata, N., Takahashi, S., Nishiyama, Y., & Allakhverdiev, S. (2007). Photoinhibition of photosystem II under environmental stress. Biochim Biophys Acta, 1767(6), 414–421. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2006.11.019.

Musiyenko, M. M., Parshikova, T. V., & Slavnij, P. S. (2001). Spectrophotometric methods in the practice of physiology, biochemistry and plant ecology. Kyiv: Phytosociocenter. [In Ukrainian].

Nature reserve fund of Ukraine. Retrieved from: https://pzf.land.kiev.ua/pzf-obl-24.html

Redko, G. I., & Shlapak, V. P. (1991). Cherkassky Bor: history, afforestation, use. Kiev: Lybid. [In Russian].

Regional report on the state of the environment in Cherkasy region in 2019. (2020). Cherkassy. [In Ukrainian].

Rusak, S. N., Varlam, Y. Y., & Kazartseva, K. V. (2019). The ecological state of Scots pine in the urbanized northern territories. Slozhnost. Razum. Postneklassyka, 2, 13–17. https://doi.org/10.12737/article_5d4831c4b1e7f8.05899442

Sergejchik, S. (1990). Sulfur as a food element and pollutant. Lesnye jekosistemy i atmosfernoe zagrjaznenie. Leningrad.

Sokhanchak, R., Lobachevska, O., & Beshlei S. (2013). Seasonal changes at the moss complex Campylopus introflexus (Hedw.) Brid. on the top of the Nadiya mine. Visnyk Lvivskoho universytetu. Seriia biolohichna, 62, 180–187. [In Ukrainian].

Syvash, O. O., Mykhailenko, N. F., & Zolotarova, O. K. (2018). Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho ahrarnoho universytetu. Seriia Biolohiia, 3, 49–73. https://doi.org/10.35550/vbio2018.03.049

Timoshenko, V. F., & Zhmurko, V. V. (2020). Photochemical activity of chloroplasts isogenic by E genes of soybean lines (Glycine max (L.) Merr.) at different times of irradiation with red light. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho universytetu imeni V. N. Karazina. Seriia "Biolohiia", 34(34), 185–193. https://doi.org/10.26565/2075-5457-2020-34-19

Topchiy, N. M. (2010). Effect of heavy metals on photosynthesis. Fiziologiya i Biokhimiya kult. Rastenii, 42(2), 95–106. [In Ukrainian].

Wahid, A., Gelani, S., Ashraf, M., & Foolad, M. R. (2007). Heat tolerance in plants: An overview. Environmental and Experimental Botany, 61(3), 199–223. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2007.05.011

Опубліковано
2021-09-09
Як цитувати
Чемерис, І. А., & Ключка, С. І. (2021). Вміст фотосинтетичних пігментів у хвої сосни звичайної (Pinus sylvestris L.) в умовах заповідних об’єктів міста Черкаси. Науковий вісник НЛТУ України, 31(4), 15-21. https://doi.org/10.36930/40310402
Розділ
Лісове та садово-паркове господарство