Сезонная динамика интенсивности фотосинтеза и дыхания у широтных экотипов Pinus sibirica: исследование ex situ

УДК 582.475.4:581.121+581.132

Аннотация

Фотосинтез и дыхание являются температурозависимыми процессами. Поэтому важно понимать, как эти физиологические процессы будут реагировать на изменение климата в ближайшие десятилетия. Изучали сезонный углекислотный газообмен вегетативного потомства сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour) широтного профиля, выращенного на научном стационаре «Кедр» на юге Томской области. Широтный профиль был представлен двумя экотипами: южным экотипом (Томск) и северным экотипом (Уренгой). Возраст привитых деревьев на момент исследования составил 26 лет. Видимое поглощение СО₂ у хвои северного экотипа начиналось на неделю раньше, чем у южного, при достижении длины хвои 35 и 40 % от конечной у южного и северного экотипов, соответственно. По достижении длины хвои 45-52 % от конечной у обоих экотипов фотосинтез достигает максимальных величин. У северного экотипа скорость ассимиляции углекислоты сохраняла высокие значения до второй декады июля, затем его интенсивность падала. У южного экотипа падение фотосинтеза наблюдали в начале августа. У полностью развитой хвои интенсивность фотосинтеза между экотипами достоверно не отличалась. У обоих экотипов темновое дыхание было максимальным в начале роста хвои, затем значительно уменьшалось, было практически постоянным в июле и имело минимальные значения в конце вегетационного периода. На начальных этапах роста хвоя южного экотипа имела высокие значения темнового дыхания, которое в 2 раза превышало аналогичный показатель у северного экотипа. В процессе роста к первой декаде июля различия между экотипами практически нивелировались. В дальнейшем темновое дыхание северного экотипа стало выше, чем у южного в 2 раза, однако, оставалось невысоким по сравнению с начальными этапами роста хвои. У закончившей рост хвои дыхание снижалось в 8-10 раз. Отрицательный баланс между фотосинтезом и дыханием у обоих экотипов сохраняется до тех пор, пока хвоя не превысила 40 % и 35 % от конечной длины у северного и южного экотипов, соответственно. Положительный баланс СО₂ наблюдали по достижении длины хвои 45 % у северного и 52 % у южного и экотипов. В течение летних месяцев баланс СО₂ был достоверно выше у томского экотипа. В сентябре и октябре в результате увеличения доли дыхания в газообмене баланс СО₂ у северного экотипа становился ниже, чем у южного. Мы полагаем, что высокая интенсивность дыхания у северного экотипа кедра сибирского является наследственно обусловленной, поэтому значительные затраты на дыхание негативно скажутся на продуктивности растений высоких широт и их адаптации к потеплению климата.