Advances in Chemical PhysicsAdvances in Chemical PhysicsФизиология растений0015-33033034-6126The Russian Academy of Sciences64826510.31857/S0015330324060101LWFPLTЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleСезонные изменения фотосинтетического пигментного комплекса сфагновых мхов на примере Sphagnum papillosum Lindb.Сезонные изменения фотосинтетического пигментного комплекса сфагновых мхов на примере Sphagnum papillosum Lindb.ШтангА. К.
Russian Federation
a_shtang@inbox.ruПономареваТ. И.
Russian Federation
a_shtang@inbox.ruШпановД. А.
Russian Federation
a_shtang@inbox.ruФГБУН Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лаверова Уральского отделения Российской академии наук0412202471677478428012025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0015-3303/article/view/648265

Авторами изучено содержание фотосинтетических пигментов и их соотношение в теплый период года (май-октябрь) и в период с устойчивым снежным покровом (апрель) у сфагнового мха Sphagnum papillosum Lindb. на олиготрофном болотном массиве в Архангельской области. Содержание фотосинтетических пигментов уменьшалось от мая к июлю, достигая минимума, а затем вновь возрастало к осени. Содержание пигментов в тканях мха под снегом было сравнимо с июльским минимумом. На основании результатов факторного и кластерного анализов было выдвинуто предположение, что пигментный комплекс S. papillosum в первой половине вегетации адаптирован к высокой инсоляции и длинному фотопериоду, что отражают такие показатели как соотношение хлорофиллов a/b и доля хлорофиллов в светособирающем комплексе. Кроме того, в ходе вегетации, по-видимому, происходит адаптация пигментного комплекса к условиям увлажнения, зависящим от выпадения атмосферных осадков, особенно в период летнего понижения уровня болотных вод, что отражает соотношение Хл/Кар.

Авторами изучено содержание фотосинтетических пигментов и их соотношение в теплый период года (май-октябрь) и в период с устойчивым снежным покровом (апрель) у сфагнового мха Sphagnum papillosum Lindb. на олиготрофном болотном массиве в Архангельской области. Содержание фотосинтетических пигментов уменьшалось от мая к июлю, достигая минимума, а затем вновь возрастало к осени. Содержание пигментов в тканях мха под снегом было сравнимо с июльским минимумом. На основании результатов факторного и кластерного анализов было выдвинуто предположение, что пигментный комплекс S. papillosum в первой половине вегетации адаптирован к высокой инсоляции и длинному фотопериоду, что отражают такие показатели как соотношение хлорофиллов a/b и доля хлорофиллов в светособирающем комплексе. Кроме того, в ходе вегетации, по-видимому, происходит адаптация пигментного комплекса к условиям увлажнения, зависящим от выпадения атмосферных осадков, особенно в период летнего понижения уровня болотных вод, что отражает соотношение Хл/Кар.

Sphagnum papillosumкаротиноидымохообразныеолиготрофные болотасезонная динамикахлорофиллРНФRSF23-24-10022Дымова О.В., Головко Т.К. Фотосинтетические пигменты: функционирование, экология, биологическая активность // Известия Уфимского научного центра РАН. 2018. С. 5. https://doi: 10.31040/2222-8349-2018-4-3-5-16Aro E.-M. A comparison of the chlorophyll-protein composition and chloroplast ultrastructure in two bryophytes and two higher plants // Zeitschrift für Pflanzenphysiologie. 1982. V. 108. P. 97. https://doi.org/10.1016/S0044-328X(82)80060-3Glime J.M. Physiological ecology. In: Glime, J. M. Bryophyte Ecology. 2017. Ebook sponsored by Michigan technological university and the international association of bryologists, free access: https://digitalcommons.mtu.edu/bryophyte-ecology/Бабешина Л., Келус Н., Котляр М. История применения сфагновых мхов в медицине // Врач. 2016. № 12. С. 31.Gaudig G., Fengler F., Krebs M., Prager A., Schulz J., Wichmann S., Joosten H. Sphagnum farming in Germany – a review of progress // Mires and Peat. 2014. V. 13. P. 11.Миронов В.Л. Об экстремальных условиях вегетации Sphagnum majus в болотных топях Карелии // Труды ИБВВ РАН. 2017. Вып. 79-82. С. 115. https://doi.org/10.24411/0320-3557-2017-10057Миронов В.Л., Кузнецов О.Л., Канцерова Л.В., Кутенков С.А., Игнашов П.А., Талбонен Е.Л., Васюта В.С., Свирида А.Н. Сравнение линейных приростов и первичной продукции сфагновых мхов, полученных с применением трех методов исследований (болотная система Койвуламбисуо, Южная Карелия) // Труды КарНЦ РАН. 2023. № 8. С. 48.Shmakova N.Y., Markovskaya E.F. Photosynthetic pigments of plants and lichens inhabiting arctic tundra of West Spitsbergen // Russ. J. Plant Physiol. 2010. Т. 57. P. 764. https://doi.org/10.1134/S1021443710060038Шмакова Н.Ю., Марковская Е.Ф. Фотосинтетические пигменты мхов на Западном Шпицбергене // Ботанический журнал. 2012. № 6. С. 791.Зарубина Л.В., Коновалов В.Н. Особенности сезонной динамики пигментов в листьях растений сосняка кустарничково-сфагнового // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2009. № 4. С. 24.Селянина С.Б., Татаринцева В.Г., Зубов И.Н., Кутакова Н.А., Пономарева Т.И. Пигментный состав Sphagnum fuscum заболоченных территорий в условиях техногенного воздействия // Изв. Высш. Уч. Зав. Лесной журнал. 2020. № 6. С. 120. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-6-120-131Küttim M., Küttim L., Ilomets M., Laine A. Controls of Sphagnum growth and the role of winter // Ecol. Res. 2020. V. 35. P. 219. https://doi.org/10.1111/1440-1703.12074Бабешина Л.Г., Дмитрук В.Н., Дмитрук С.Е. Экологические группы сфагновых мхов Томской области // Доклады ТУСУР. 2004. Т. 1. № 9. С. 61.Pouliot R., Hugron S., Rochefort L. Sphagnum farming: A long-term study on producing peat moss biomass sustainably // Ecolog. Engin. 2015. V. 74. P. 135. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.10.007Gaudig G. Sphagnum growth and its perspectives for Sphagnum farming. Inauguraldissertation zur erlangung des akademischen grades eines Doktors der Naturwissenschaften (Dr. rer. at.). Stralsund: Universität Greifswald, 2019. 108 p.Носкова М.Г. Полевой атлас-определитель сфагновых мхов таежной зоны Европейской России. Тула: Аквариус, 2016. 112 с.Игнатов М.С., Игнатова Е.А. Флора мхов средней части европейской России. Том 1. Sphagnaceae-Hedwigiaceae. Москва: КМК, 2003. 608 с.Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids – pigments of photosynthetic biomembranes // Methods Enzymol. 1987. V. 148. P. 350. https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)48036-1Ivanov L.A., Ronzhina D.A., Yudina P.K., Kalashnikova I.V., Ivanova L.A., Zolotareva N.V. Seasonal dynamics of the chlorophyll and carotenoid content in the leaves of steppe and forest plants on species and community level // Russ. J. Plant Physiol. 2020. V. 67. P. 453. https://doi.org/10.1134/S1021443720030115Наследов А.Д. SPSS 15: профессиональный статистический анализ данных. СПб: Питер, 2008. 416 с.Ионова Е.В., Лиховидова В.А., Лобунская И.А. Засуха и гидротермический коэффициент увлажнения как один из критериев оценки степени ее интенсивности (обзор литературы) // Зерновое хозяйство России. 2020. № 6. С. 18. https://doi.org/10.31367/2079-8725-2019-66-6-18-22Михалап С.Г., Воробьева Е.М., Судницына Д.Н., Борисов В.В. Использование многомерных методов анализа при изучении динамики биомассы планктонных сине-зеленых, диатомовых и зеленых водорослей в южной части Чудско-псковского озера // Труды КарНЦ РАН. 2022. № 6. С. 133. https://doi.org/10.17076/lim1626McCall K.K., Martin C.E. Chlorophyll concentrations and photosynthesis in three forest understory mosses in northeastern Kansas // Bryologist. 1991. № 94. P. 25. https://doi.org/10.2307/3243713Rice K.S., Aclander L., Hanson D.T. Do bryophyte shoot systems function like vascular plant leaves or canopies? Functional trait relationships in Sphagnum mosses (Sphagnaceae) // Am. J. Bot. 2008. V. 95. P. 1366. https://doi.org/10.3732/ajb.0800019Molchanov A.G. Gas exchange in Sphagnum mosses at different near-surface groundwater levels // Russ. J. Ecol. 2015. V. 46. P. 230. https://doi.org/10.1134/S1067413615030066Ivanov L.A., Ivanova L.A., Ronzhina D.A., Yudina P.K. Changes in the chlorophyll and carotenoid contents in the leaves of steppe plants along a latitudinal gradient in South Ural // Russ. J. Plant Physiol. 2013. V. 60. P. 812. https://doi.org/10.1134/S1021443713050075Головко Т.К., Дымова О.В., Пыстина Н.В. Адаптогенез фотосинтетического аппарата теневыносливых растений // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2001. С. 77.Шпак О.В. Эколого-физиологическая характеристика некоторых видов мхов в Хибинах. Дисс. … канд. биол. наук. СПб: Ботанический институт им. В. Л. Комарова, 2008. 96 с.Bucner O., Neuner G. Freezing cytorrhysis and critical temperature thresholds for photosystem II in the peat moss Sphagnum capillifolium // Protoplasma. 2010. V. 243. P. 63. https://doi.org/10.1007/s00709-009-0053-8Balagurova N., Drozdov S., Grabovik S. Cold and heat resistance of five species of Sphagnum // Ann. Bot. Fenn. 1996. V. 33. P. 33.Melick D.R., Seppelt R.D. Seasonal investigations of soluble carbohydrates and pigment levels in antarctic bryophytes and lichens // Bryolog. 1994. V. 97. P. 13. https://doi.org/10.2307/3243343Sofronova V.E., Chepalov V.A., Dymova O.V., Golovko T.K. The role of pigment system of an evergreen dwarf shrub Ephedra monosperma in adaptation to the climate of Central Yakutia // Russ. J. Plant Physiol. 2014. V. 61. P. 266. https://doi.org/10.7868/S001533031401014XSuleiman A.A.A., Lewis D.H. Carbohydrate metabolism in the leafy liverwort, Plagiochyla asplenioides (L.) dum. var. major nees. // New Phytol. 1980. P. 45. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1980.tb00748.xMarschall M., Proctor M.C.V. Are bryophytes shade plants? Photosynthetic light responses and proportions of chlorophyll a, chlorophyll b and total carotenoids // Ann. Bot. 2004. P. 593. https://doi.org/10.1093/aob/mch178Грабовик С.И., Кузнецов О.Л. Рост и продуктивность сфагновых мхов на естественных и трансформированных болотах Карелии // Труды КарНЦ РАН. 2016. № 4. С. 59. https://doi.org/10.17076/eco290Dymova O.V., Golovko T.K. Pigment apparatus in Ajuga reptans plants as affected by adaptation to light growth conditions // Russ. J. Plant Physiol. 2007. V. 54. P. 39. https://doi.org/10.1134/S1021443707010062Kolupaev Y.E., Karpets Y.V., Kabashnikova L.F. Antioxidative system of plants: cellular compartmentalization, protective and signaling functions, mechanisms of regulation (review) // Appl. Biochem. Microbiol. 2019. V. 55. P. 441. https://doi.org/10.1134/S0003683819050089Маслова Т.Г., Марковская Е.Ф., Слемнев Н.Н. Функции каротиноидов в листьях высших растений (обзор) // Журнал общей биологии. 2020. Т. 81. № 4. С. 297. https://doi.org/10.31857/S0044459620040065Хозеева Е.В., Зимина Ю.А., Срослова Г.А. Окислительный стресс растений: химия, физиология, способы защиты // Природные системы и ресурсы. 2020. Т. 10. № 4. https://doi.org/10.15688/nsr.jvolsu.2020.4.4