Министерство просвещения ПМР

Министерство просвещения ПМР
УНО
Теоретический лицей
Динамика роста побегов
у древесных пород различного
географического происхождения.
Исполнители:
Щемененко Ирина,
Басалаев Дмитрий
Руководитель:
Иванченко Галина
Митрофановна, к.б.н.
Бендеры 2006 г.
Содержание
1. Введение
2
2. Цель работы и ее задачи.
2
3. Методика работы.
2
4. Результаты и их обсуждение
4
5. Выводы
5
6. Использованная литература
6
1. Введение
Интродукция является одним из эффективных методов пополнения местной дендрофлоры
ценными видами растений. Для диагностики успешности интродукции растений в новые для
них условия необходимо выяснить природу приспособления.
Рост является интегральной функцией растительного организма, на которую оказывают
влияние все процессы его жизнедеятельности, поэтому рост растений характеризует его
физиологическое состояние и способность адаптации к неблагоприятным условиям внешней
среды нового места обитания. В сезонной ритмике роста и развития растений проявляется их
реакция на условия внешней среды. Наблюдения за сезонной жизнью организмов дают
информацию для выяснения потенциальной возможности того или другого вида в новых для
него условиях произрастания.
Так работами Н.Г.Антоненко(1), И.П.Петуховой(6), П.Я.Перк(5), А.Ф.Климаченко(4),
К.А.Сергеевой(8), проведенными в разных зонах с интродуцированными растениями, показано
немаловажное значение интенсивности и продолжительности периода роста побегов.
Наиболее близкое соответствие ритма роста с сезонными изменениями климата характерно
лишь для местных устойчивых пород и видов растений. У интродуцированных растений этого
соответствия в большинстве случаев не наблюдается. Аборигены большей частью заканчивают
рост побегов раньше интродуцентов, у которых кривая роста имеет более плавный характер (4,
8, 9).
После окончания роста побегов начинается их вызревание, которое включает следующие
процессы: заложение верхушечной почки, вызревание древесины побегов, опробковение
(суберинезация), физиолого-биохимические изменения в протоплазме клеток, накопление в них
запасных и защитных веществ. Таким образом, чем раньше растение закончит рост, тем более
подготовленным окажется оно к неблагоприятным условиям перезимовки, и тем
приспособленнее будет оно к новым условиям.
2. Цель работы и ее задачи.
Целью работы является изучение динамики роста побегов у древесных пород различного
географического происхождения. При этом ставились следующие задачи:
1.1. Изучить особенности динамики роста побегов местных и интродуцированных пород.
1.2. Определить степень подмерзания побегов, изучаемых пород в предшествующий
зимний период (2005-2006 гг.).
1.3. Определить степень накопления запасного крахмала в побегах ко времени окончания
роста.
1.4. Выявить связь между интенсивностью и продолжительностью роста и
температурными условиями.
1.5. На основании анализа полученных данных и проведения математической обработки
сделать вывод о перспективности интродукции изучаемых пород.
3. Методика работы.
Исследование проводилось в дендрарии института экологии. Изучалось 5 различных
древесных пород. 2 породы местного происхождения (Липа и Клен), которые служили
контролем и 3 интродуцента: Платан, Магнолия и Гинкго.
1. Липа серебристая (Tilia) растет повсюду от Кавказа до Тобольска. В северном
полушарии встречается до 25 видов. Теневынослива, холодостойка, ветроустойчива.
Клен остролистный или платановидный (Acer platanoiles) растет в европейской части в
диком состоянии. Произрастает также в Азии, северной Африке, северной и
центральной Америке. Теневынослив и морозостоек. В культуре доходит до
Архангельска.
3. Платан (Platanus) западный (pocudentalis). Встречается как дикорастущее дерево в
восточной части Закавказья, южной части Азии (малая Азия, Персия, Афганистан,
северозападной части индии, Абиссинии). Светолюбив, разводится на юге Украины, на
Кавказе и средней Азии как парковое дерево.
4. Магнолия крупноцветковая (magnolia grandiflora). Выращивается в качестве
декоративного растения в южной части Крыма, на черноморском побережье Кавказа,
Закавказье и средней Азии. Родом из северной Америки.
5. Гинкго (Yinkgo biloba). Единственный современный представитель голосемянных
растений. Наиболее распространены представители класса Гинкго были в юрском
периоде. Встречались по всей Европе, Гренландии, Сибири и Сахалине. Исчезли в
конце третичного периода. В диком состоянии Гинкго сохранилось только в немногих
местах южного Китая. В Европе разводится как декоративное растение с 1754 г.
Хорошо зимует на южном берегу Крыма и черноморском побережье Кавказа, изредка
встречается в культуре на Украине.
2.
Изучение роста побегов проводилось по методике К.В.Станкевич на одновозрастных
деревьях произрастающих в однородных условиях. После отметки начала роста побегов,
через неделю проводили линейкой измерения их длины и вешали этикетку с номером
побега. Затем измерение проводили каждую неделю с точностью до 0.1 см. Для каждой
породы измеряли по 10 побегов. Окончание роста побегов отмечали по заложению
верхушечной почки и по сравнению длины побегов с результатами предыдущего
измерения. Результаты измерения побегов обрабатывали математически. Кроме средней
длины побегов, проводили вычисление величины прироста на каждую дату измерения.
После подсчетов строили графики роста, откладывая на горизонтальной оси даты
измерения побегов, а на вертикальной оси – величину прироста. За нулевую точку
принимали начало роста побегов (9).
Оценка подмерзания тканей побегов после перезимовки была проведена по методике
В.И.Будаговского (3) на поперечных срезах побегов для следующих тканей: кора,
древесина, перимедулярная зона, сердцевина. Степень повреждения тканей определяли по
пятибалльной шкале: так желтая окраска ткани составляет 1 балл; светло-коричневая – 2
балла; коричневая – 3 балла; темно-коричневая – 4балла; черная – 5 баллов. Для оценки
общего повреждения побега – баллы для каждой ткани суммировались.
Определение крахмала проводилось с реактивом Люголя (2 г KI растворяют в 5 мл
дистиллированной воды, добавляют 1 г металлического йода, растворяют и доливают 295
мл дистиллированной воды). Раствор Люголя окрашивает крахмальные зерна в синий цвет.
Оценка количества крахмала проводилась визуально по пятибалльной системе /10/: при
полном заполнении ткани крахмалом ставится 5 баллов, на 4/5 – 4 балла, 3/5 – 3 балла, 2/5 –
2 балла, 1/5 – 1 балл, отсутствие крахмала – 0 баллов.
Крахмал определяли на поперечном срезе побегов в следующих тканях: кора, древесина,
сердцевина, перимедулярная зона, сердцевинные лучи. Для общей оценки содержания
вещества, содержание его по тканям суммировалось.
Оценку содержания крахмала и подмерзания тканей проводили с помощью бинокулярной
лупы МБС-3 при двух и четырехкратном увеличении.
При изучении динамики роста побегов, нами были использованы температурные данные
экологического поста №1, расположенного в районе института экологии.
При оценке зависимости ростовых процессов от температурных условий нами была
рассчитана сумма активных температур свыше 10оС, необходимых для начала роста каждой
породы, а также сумма температур за неделю.
Кроме того, для выяснения зависимости роста от других условий были рассчитаны
коэффициенты
корреляции по пособию Н.А.Плохинского /7/ между следующими
параметрами: интенсивностью роста и температурными условиями; подмерзанием побегов
и величиной прироста в период вегетации, длиной прироста и содержанием крахмала в
побегах в период окончания роста.
4. Результаты и их обсуждение.
4.1 Динамика роста побегов.
На графике представлена динамика роста побегов: под номером 1 обозначена липа, 2клен, 3-магнолия, 4-платан, 5-температурная кривая.
В связи с тем, что величина средней температуры в день наблюдения не отражает
полностью температурных условий, при которых происходил рост побегов, на графике
приведена сумма среднесуточных температур за неделю, предшествующую замерам.
Например, 28.04 приведена сумма среднесуточных температур за 21-27.04. при расчете
коэффициента корреляции была использована эта величина.
Для прохождения фаз развития различными породами требуется определенная тепловая
обеспеченность.
Начало роста обычно связывают с суммой активных (выше10оС температур),
необходимых для наступления ростовых процессов. У контрольных пород (липа и клен)
рост начался одновременно (21.04) при сумме активных температур 250,6оС. Рост
проходил в одну волну (рис 1). Под волной обычно понимают пик на кривой роста. На
графике видно, что кривая роста контрольных пород имела близкий ход, но интенсивность
роста во все сроки наблюдения была выше у липы. Продолжительность роста у них
составляла 42 дня. Наибольшая величина прироста отмечена в первую неделю роста
(28.04). У липы она была 8.9 см, у клена – 5.9 см.
Отмечена обратная зависимость между температурными условиями и интенсивностью
роста у контрольных пород, коэффициент корреляции для липы равен 0.84, для клена –
0.79.
Иначе проходил рост у интродуцированных пород. У магнолии рост начался неделей
позже (28.04) при сумме активных температур 350.5оС. На графике отмечено 4 волны
роста. Наибольший прирост, отмеченный во вторую волну роста (26.05) был равен 3.9 см.
Продолжительность роста составляла 77 дней. У платана рост начался на 4 недели позже
(19.05), чем у контрольных пород, при сумме активных температур 745.2оС. На графике
отмечено две волны роста. Наибольший прирост наблюдался во вторую волну роста и был
равен 2.3 см. Продолжительность роста составляла 49 дней. Третья опытная порода Гинкго
в график включена не была, т.к. в связи с подмерзанием на опытном дереве отмечен рост
только одного побега.
Таким образом у местных (контрольных) пород для начала роста требуется меньшая
сумма активных температур, рост проходит в одну волну и за более короткие сроки.
Наибольшая интенсивность роста наблюдается в первую неделю. Отмечена обратная
зависимость между интенсивностью роста и величиной температуры.
Наличие нескольких волн роста и его продолжительность у интродуцентов
свидетельствуют о несоответствии климатических условий ритмике их роста. В результате
цикл развития растений затягивается, что приводит к снижению их зимостойкости. Повидимому, одним из факторов затягивающих ростовые процессы у интродуцентов является
недостаток температуры.
4.2. Дополнительные исследования.
Чтобы выяснить влияют ли другие факторы на продолжительность и интенсивность
ростовых процессов, нами были поставлены дополнительные опыты. Так было проведено
определение степени подмерзания побегов в предыдущий зимний период и содержания
крахмала в тканях побегов после окончания роста.
Оценка подмерзания проводилась на побегах предыдущего года, в июне, после того как
произошло окисление подмерзших тканей и они, в зависимости от степени подмерзания
окрасились в цвета от желтого до черного.
Кроме того, после окончания роста побегов (21.07) было определено суммарное
содержание крахмала в тканях поперечных срезов побегов.
Все полученные параметры были сведены в таблицу.
Величина основных параметров, связанных с ростом побегов
Порода
Сумма
активных
температур
Продолжительность
роста, дни
Длина
побега, см
Липа(к)
Клен(к)
Магнолия
Платан
Гинкго
Коэффициент
корреляции
250.6
250.6
350.5
745.2
42
42
77
49
24.5
11.4
20.9
6.8
Подмерзание
побега,
сумма
баллов
4.0
7.0
11.5
16.0
17.5
-0.98
Содержание
крахмалла,
суммабаллов
4.5
6.0
5.0
7.0
20.0
-0.94
Из данных таблицы видно, что у контрольных пород отмечена одинаковая
продолжительность роста, меньшая чем у интродуцентов, более низкая степень
подмерзания побегов, причем у клена она значительнее, чем у липы. Длина побегов в
конце роста у липы более, чем вдвое превышала длину побегов клена. Это может быть
связано как с породными особенностями, так и со значительной степенью подмерзания
основания почек у клена, что может затормозить рост.
У интродуцентов, по сравнению с акклиматизированными породами для начала роста
требуется большая сумма активных температур, поэтому рост у них начинается позднее и
отличается большей продолжительностью. Подмерзание побегов у них выше, что, повидимому, влияет на начало роста, его продолжительность и интенсивность. Затяжной рост
сказывается на подготовке растений к перезимовке. При этом чем меньше длина побега,
тем больше накапливается крахмала в его тканях (обратная корреляционная зависимость).
Это связано с тем, что у активно растущих побегов крахмал гидролизуется и включается в
синтетические процессы, образуя необходимые для роста вещества (углеводы, белки,
ферменты и др.), в то время как у слабо растущих интродуцентов таких веществ требуется
меньше, что приводит к накоплению крахмала.
Полученные данные дают основания предполагать, что накопление крахмала в побегах в
период окончания роста играет определенную роль в дальнейшей подготовке растений к
перезимовке. Для выяснения имеет это накопление положительное или отрицательное
значение исследование следует продолжить.
Выводы
1. Для начала роста побегов интродуцированным породам требуется бо/льшая сумма
активных температур, чем местным породам.
2. У интродуцированных пород
отмечено позднее начало роста и большая
продолжительность ростовых процессов.
3. У интродуцированных пород наблюдается более высокая степень подмерзания
побегов в зимний период по сравнению с контрольными породами.
4. У местных приспособленных пород в процессе роста происходит более интенсивный
гидролиз крахмала и включение продуктов гидролиза в обменные и синтетические
процессы, что способствует лучшей подготовке растений к перезимовке.
5. Изучение динамики роста растений в тесной связи с температурными условиями
Региона позволит выделить более приспособленные к местным условиям породы, что
ускорит процесс интродукции.
6. Использованная литература
1. Антоненко Н.Г. Об использовании дыхательной способности растений для оценки
успешности интродукции – В сб.: эколого-физиолгические особенности пород на дальнем
востоке в связи с перезимовкой, 1980 с. 22-37. Владивосток
2. БСЭ
3. Будаговский В.И. Зимостойкость корневой системы у карликовых и полукарликовых
подвоев яблони – «Изв. АН СССР» №6, 1954 с. 11-25
4. Климаченко А.Ф. Типы роста и приспособлений растений к условиям существования – В
книге.: физиологические механизмы адаптации и устойчивости у растений. Новосибирск
«Наука», 1973,
5. Перк А.Я. Биохимические изменения в однолетних побегах яблони в годичном цикле их
развития. Тр.I биохим. Конф. прибалтийской республики и Белоруссии. Тарту, 1961
6. Петухова И.П. результаты перезимовки интродуцированных древесных пород в
неблагоприятных условиях Приморья – В сб.: «Эколого-физиологические особенности
пород на дальнем востоке в связи с перезимовкой», 1980 с.22-37, Владивосток
7. Плохинский Н.А. Биометрия. Изд. МГУ, 1970
8. Сергеева К.А. Физиологические и биохимические основы зимостойкости древесных
растений. М., Наука, 1971
9. Станкевич К.В., Мельников В.К. Диагностика зимостойкости по динамике роста побегов – В
сб.: методика определения зимостойкости и морозостойкости плодовых и ягодных культур.
Мичуринск, 1972, с.33-34
10. Станкевич К.В. Диагностика зимостойкости по изменениям содержания углеводов.
Мичуринск, 1972, с. 38-40