ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ФИТОЦЕНОЗОВ К ПОВЫШЕННЫМ ТЕМПЕРАТУРАМ В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ
Ушакова С. А., Тихомиров А. А., Заворуева Е. Н.
Институт биофизики СО РАН, 660036 Красноярск, Академгородок
Изучена устойчивость разновозрастных
ценозов редиса и пшеницы к воздействию супероптимальных температур
различной длительности. Для этого 3-х возрастной ценоз редиса
и 5-ти возрастной ценоз пшеницы выращивали в герметизируемых вегетационных
камерах при круглосуточном освещении методом гидропоники на керамзите
при температуре воздуха 24оС. В исследуемых ценозах
оценивали реакцию при температурах 35оС или 45оС.
45оС является температурной границей активной жизнедеятельности
большинства видов высших растений, а 35оС близка к
первичному температурному порогу перехода от благоприятных к неблагоприятным
условиям роста и развития. В качестве показателей функционального
состояния ценозов были выбраны интенсивность фотосинтеза и состояние
фотосинтетического аппарата растений различных возрастных групп.
При 20-ти часовом воздействии температурой 45оС кинетика
видимого фотосинтеза проходит несколько этапов: на первом этапе
значительно подавляются процессы, связанные с фиксацией СО2;
в дальнейшем разница между интенсивностью поглощения и выделения
СО2 становится меньше, что обусловлено, видимо, началом
инактивации ферментов дыхательного метаболизма; на последнем этапе
происходит, видимо, значительная инактивация и разрушение ферментов,
связанных с поглощением и выделением СО2. Предполагается,
что именно на последнем этапе происходят необратимые изменения
метаболических процессов, приводящие к нарушению роста и развития.
Глубина повреждения определяется временем пребывания на этом этапе.
Так, 11-ти часовое воздействие температурой 45оС (из
них 2 часа на последнем этапе) привели в репарационный период
к 20% падению фотосинтеза и в дальнейшем к некоторым повреждениям
репродуктивных органов растений пшеницы. 20-ти часовая экспозиция
пшеницы при температуре воздуха 35оС привела в первые
часы к 50% снижению видимого фотосинтеза, но затем наблюдали его
увеличение и к моменту окончания экспозиции уровень фотосинтеза
составляла 88% от исходной величины. Экспозиция ценоза редиса
при аналогичных условиях не привела к значимым изменениям фотосинтеза
в начале воздействия. К концу экспозиции при температуре 35оС
наблюдалась некоторая активизация фотосинтетических процессов.
В результате исследований получена и проанализирована временная
кривая газообмена фитоценозов в условиях повышенных температур.
По структуре такой кривой можно оценить степень термоустойчивости
фитоценоза к действию супероптимальных температур в различные
периоды экспозиции, а также дать прогноз о времени перехода обратимых
термоиндуцированных изменений в необратимые.