Ключевые слова

0536-1036

Известия высших учебных заведений. Лесной журнал

Lesnoy Zhurnal (Russian Forestry Journal)

ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

10.37482/0536-1036-2026-4-123-132

https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/2177

Пигментный комплекс ассимиляционного аппарата интродуцентов в Вологодской области

The Pigment Complex of the Assimilation Apparatus of Introduced Species in the Vologda Region

Карбасников

А.А.

Карбасников

А.А.

Karbasnikov

Aleksandr A.

alex-karbon@yandex.ru

0009-0001-9739-3562

JXM-3724-2024

Карбасникова

Е.Б.

Карбасникова

Е.Б.

Karbasnikova

Elena B.

helen15@yandex.ru

0000-0003-2850-9362

AAH-6250-2021

Залывская

О.С.

Залывская

О.С.

Zalyvskaya

Olga S.

o.zalyvskaya@narfu.ru

0000-0002-7520-6295

AAY-4901-2020

Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина (г. Вологда, Россия) Vologda State Dairy Farming Academy named after V.N. Vereshchagin (Vologda, Russia)

Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова (г. Архангельск, Россия) Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov (Arkhangelsk, Russia)

10 08 2026

2026

4 123 132 08 04 2025 05 07 2025 04 07 2025

2026

Карбасников А.А., Карбасникова Е.Б., Залывская О.С.

Karbasnikov A.A., Karbasnikova E.B., Zalyvskaya O.S.

CC BY 4.0

https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/2177

Фотосинтез является одним из самых чувствительных к изменению факторов среды процессов. Древесные растения, выращиваемые вне их природных ареалов, испытывают интродукционный стресс. Акклиматизация интродуцентов сопровождается для них структурными и физиолого-биохимическими изменениями, которые обеспечивают возможность прохождения фотосинтеза в нетипичных условиях. Главными фоторецепторами являются хлорофиллы и каротиноиды, а их количественный и качественный составы выступают как надежные диагностические признаки состояния интродуцентов в новой среде. Цель исследования заключается в установлении изменений в пигментном комплексе ассимиляционного аппарата хвойных деревьев североамериканской флоры при интродукции в бореальную зону Европейского Севера. Объектами исследования стали популяции интродуцентов Picea pungens Engelm., Pinus contorta Douglas ex Loudon. и Thuja occidentalis L., произрастающие в дендрологическом саду Вологодской государственной молочнохозяйственной академии. Территория дендрологического сада расположена в типичном умеренно континентальном климате, характеризующемся неустойчивым режимом погоды. Показано, что содержание и хлорофиллов, и каротиноидов находится в границах оптимальных значений. У интродуцентов отмечено снижение количества фотосинтетических пигментов по сравнению с местными видами. Сумма пигментов изменяется от 1,35 до 1,81 мг/г сырого веса. Отношение содержания фотосинтетических пигментов у интродуцированных растений стремится к условной физиологической норме. Наиболее близки к оптимальным показатели Picea pungens и Thuja occidentalis. У остальных изучаемых видов растений отклонение составляет не более 6 %, что способствует успешной адаптации к новым экологическим условиям. Для всех проанализированных пород соотношение хлорофиллов не превышает оптимальных значений, что свидетельствует о прохождении адаптации и минимальности интродукционного стресса. Полученные результаты подтверждают пластичность фотосинтетического аппарата североамериканской дендрофлоры и ее способность приспосабливаться к экологическим условиям бореальной зоны, что делает возможным дальнейшее культивирование вида в условиях Европейского Севера.

Photosynthesis is one of the processes most sensitive to changes in environmental factors. Woody plants cultivated outside their natural ranges experience introduction stress. The acclimatization of introduced species is associated with structural, physiological and biochemical changes that ensure the possibility of photosynthesis under abnormal environmental conditions. The primary photoreceptors are chlorophylls and carotenoids, and their quantitative and qualitative compositions serve as a reliable diagnostic marker of the state of introduced species in a new environment. The study aims at detecting changes in the pigment complex of the photosynthetic apparatus of coniferous trees native to North America following their introduction into the boreal zone of Northern Europe. The study focused on populations of the introduced species Picea pungens Engelm., Pinus contorta Douglas ex Loudon, and Thuja occidentalis L. growing in the arboretum of the Vologda State Dairy Farming Academy named after V.N. Vereshchagin. The arboretum is located in a region with a typical moderate continental climate, with unstable weather patterns. The research results have shown that the levels of both chlorophylls and carotenoids fall within the optimal range. Introduced species were found to have lower levels of photosynthetic pigments compared to native species. The pigment content ranges from 1.35 to 1.81 mg/g of fresh weight. The ratio of photosynthetic pigments in introduced plants tends toward a conventional physiological norm. The values for Picea pungens and Thuja occidentalis are the closest to optimal. Among the other plant species studied, the deviation does not exceed 6 %, which contributes to their successful adaptation to new environmental conditions. The chlorophyll ratio for all the analyzed species does not exceed optimal values, which indicates adaptation occurrence and minimal introduction stress. The results confirm the adaptability of the photosynthetic apparatus of North American tree species and their ability to adapt to the ecological conditions of the boreal zone, making it possible to grow these species in the European North.

Ключевые слова фотосинтез пигменты ассимиляция адаптация интродукционный стресс фотосистема Picea pungens Engelm. Pinus contorta Douglas ex Loudon. Thuja occidentalis L. Вологодская область

Keywords photosynthesis pigments assimilation adaptation introduction stress photosystem Picea pungens Engelm. Pinus contorta Douglas ex Loudon. Thuja occidentalis L. Vologda region

Аганина Ю.Е., Тарханов С.Н. Изменчивость биохимических показателей и адаптация краснопыльниковой и желтопыльниковой форм сосны (Pinus sylvertris L.) в условиях избыточного увлажнения // Изв. СамНЦ РАН. 2016. Т. 18, № 2. С. 10–14. (In Russ.).

Бабина С.З., Сродных Т.Б., Нагитмов З.Я. Перспективность использования на Среднем Урале декоративных сортов ели колючей (Picea pungens Engelm.) // Леса России и хозяйство в них. 2023. № 2. С. 57–66. https://doi.org/10.51318/FRET.2023.75.12.007

Бабич Н.А., Андронова М.М. Сосна скрученная – перспективный интродуцент для озеленения малых северных городов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2014. № 6. С. 155–160.

Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Котынова М.Ю. Сезонный характер содержания пигментов в хвое туи западной в условиях Нижегородской области // Тр. С.-Петерб. науч.-исследоват. ин-та лесн. хоз-ва. 2022. № 3. С. 38–58. https://doi.org/10.21178/2079-6080.2022.3.38

Дымова О.В., Головко Т.К. Фотосинтетические пигменты в растениях природной флоры таежной зоны европейского северо-востока России // Физиология растений. 2019. T. 66, № 3. С. 198–206. https://doi.org/10.1134/S0015330319030035

Корчагов С.А., Грибов С.Е., Хамитов Р.С. Опыт выращивания сосны скрученной (Pinus contorta) в Вологодской области // Лесн. вестн. 2020. T. 24, № 3. С. 60–65. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2020-3-60-65

Кулькова А.В., Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П. Сезонные изменения пигментного состава хвои представителей рода ель в Нижегородской области // Изв. С.-Петерб. лесотехн. акад. 2021. Вып. 235. С. 22–39. https://doi.org/10.21266/2079-4304.2021.235.22-39

Маракаев О.А. Экологическая физиология растений: фотосинтез и свет: текст лекций. Ярославль: Ярославск. гос. ун-т, 2005. 95 с.

Маслова Т.Г., Мамушина Н.С., Зубкова Е.К., Шерстнева О.А., Тютерева Е.В. Фотосинтез и пигменты пластид вечнозеленых растений-интродуцентов (хвойных и покрытосеменных) в годичном цикле в связи с проблемой зимостойкости // Ботаника: история, теория, практика: тр. Междунар. науч. конф. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014. С. 131–135.

Мокроносов А.Т., Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Фотосинтез. Физиолого-экологические и биохимические аспекты. М.: Академия, 2006. 445 с.

Пигменты пластид зеленых растений и методика их исследования / под ред. Н.В. Баженовой, Т.Г. Масловой, И.А. Поповой, О.Ф. Поповой, Д.И. Сапожникова, З.М. Эйдельман. М.; Л.: Наука, 1964. 123 с.

Сарбаева Е.В. Биологические особенности туи западной (Thuja occidentalis L.) в условиях городской среды: автореф. дис. … канд. биол. наук. Н. Новгород, 2005. 22 с.

Сауткина М.Ю. Анализ особенностей пигментного комплекса листьев ясеня обыкновенного лесостепной зоны // International Journal of Humanities and Natural Sciences. 2022. Т. 4-1(67). С. 22–24. https://doi.org/10.24412/2500-1000-2022-4-1-22-24

Титова М.С. Реакция пигментной системы сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. на загрязнение окружающей среды // Вестн. КрасГАУ. 2013. № 10. С. 122–126.

Тишкина Е.А., Абрамова Л.П. Состояние фотосинтетических пигментов в интродукционных популяциях можжевельника обыкновенного (Juniperus communis L.) // Изв. ОГАУ. 2018. № 2(70). С. 83–87.

Тютерева Е.В., Дмитриева В.А., Войцеховская О.В. Хлорофилл b как источник сигналов, регулирующих развитие и продуктивность растений // С.-х. биол. 2017. Т. 52, № 5. С. 843–855. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.5.843rus

Ягодин В.И., Холькина Ю.И. Основы химии и технологии переработки древесной зелени. Л.: Ленингр. ун-т, 1981. 224 с.

Katahata S., Naramoto M., Kakubari Y., Mukai Y. Photosynthetic Acclimation to Dynamic Changes in Environmental Conditions Associated with Deciduous Overstory Phenology in Daphniphyllum humile, an evergreen Understory Shrub. Tree Physiology, 2005, vol. 25, iss. 4, pp. 437–445. https://doi.org/10.1093/treephys/25.4.437

Li Y., He N., Hou J., Xu L., Liu C., Zhang J., et al. Factors Influencing Leaf Chlorophyll Content in Natural Forests at the Biome Scale. Frontiers in Ecology and Evolution, 2018, vol. 6, art. 64. https://doi.org/10.3389/fevo.2018.00064

Lichtenthaler H.K., Wellburn A.R. Determination of Total Carotenoids and Chlorophylls a and b of Leaf Extracts in Different Solvents. Biochemical Society Transactions, 1983, vol. 11, iss. 5, pp. 591–592. https://doi.org/10.1042/bst0110591

Sautkina M.Yu. Comparative Assessment of the Quantitative Content of the Main Photosynthetic Pigments in the Leaves of the English Oak of the Field–Protective Forest Strips. Journal of Agriculture and Environment, 2022, vol. 1(21), pp. 1–4. https://doi.org/10.23649/jae.2022.1.21.18

Voitsekhovskaja O.V., Tyutereva E.V. Chlorophyll b in Angiosperms: Functions in Photosynthesis, Signaling and Ontogenetic Regulation. Journal of Plant Physiology, 2015, vol. 189, pp. 51–64. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2015.09.013

Aganina Yu.E., Tarkhnov S.N. Variability of Biochemical Indicators and Adaptation of f. (var.) erythranthera Sanio and f. (var.) sulfuranthera Kozubow Forms of the Pine (Pinus sylvestris L.) in the Conditions of Excess Humidification. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2016, vol. 18, no. 2, pp. 10–14. (In Russ.).

Babina S.Z., Srodnykh T.B., Nagitmov Z.Ya. The Prospects of Using Decorative Varieties of Prickly Spruce (Picea pungens Engelm.) in the Middle Urals. Forests of Russia and economy in them, 2023, no. 2, pp. 57–66. (In Russ.). https://doi.org/10.51318/FRET.2023.75.12.007

Babich N.A., Andronova M.M. Lodgepole Pine – a Perspective Introduced Species for Greening of Northern Smaller Cities. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2014, no. 6, pp. 155–160. (In Russ.).

Besschetnova N.N., Besschetnov V.P., Kotynova M.Y. Seasonal Character of the Pigment Content in the Needles of Northern White-Cedar in the Conditions of the Nizhny Novgorod Region. Proceedings of the Saint Petersburg Forestry Research Institute, 2022, no. 3, pp. 38–58. (In Russ.). https://doi.org/10.21178/2079-6080.2022.3.38

Dymova O.V., Golovko T.K. Photosynthetic Pigments in Native Plants of the Taiga Zone at the European Northeast Russia. Fiziologiya rastenii = Russian Journal of Plant Physiology, 2019, vol. 66, no. 3, pp. 198–206. (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S0015330319030035

Korchagov S.A., Gribov S.E., Khamitov R.S. Pine Shore (Pinus contorta) Growing Experiment in Vologda Region. Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 3, pp. 60–65. (In Russ.). https://doi.org/10.18698/2542-1468-2020-3-60-65

Kulkova A.V., Besschetnova N.N., Besschetnov V.P. Seasonal Changes in the Pigment Composition of Needles of Representatives of the Genus Spruce in the Nizhny Novgorod Region. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2021, iss. 235, pp. 22–39. (In Russ.). https://doi.org/10.21266/2079-4304.2021.235.22-39

Marakaev O.A. Ecological Plant Physiology: Photosynthesis and Light: Lectures. Yaroslavl, Yaroslavl State University Publ., 2005. 95 p. (In Russ.).

Maslova T.G., Mamushina N.S., Zubkova E.K., Sherstneva O.A., Tyutereva E.V. Photosynthesis and Plastid Pigments of Introduced Evergreen Plants (Conifers and Angiosperms) in the Annual Cycle Due to the Issue of Winter Hardiness. Botany: History, Theory, Practice: Proceedings of the International Scientific Conference. Saint Petersburg, SPbEU “LETI” Publ., 2014, pp. 131–135. (In Russ.).

Mokronosov A.T., Gavrilenko V.F., Zhigalova T.V. Photosynthesis. Physiological, Ecological and Biochemical Perspectives. Moscow, Academia Publ., 2006. 445 p. (In Russ.).

Plastid Pigments of Green Plants and Methods for Their Study. Ed. by N.V. Bazhenova, T.G. Maslova, I.A. Popova, O.F. Popova, D.I. Sapozhnikov, and Z.M. Eidelman. Moscow, Nauka Publ., 1964. 123 p. (In Russ.).

Sarbaeva E.V. Biological Features of the White Cedar (Thuja occidentalis L.) in an Urban Environment: Cand. Biol. Sci. Diss. Abs. Nizhny Novgorod, 2005. 22 p. (In Russ.).

Sautkina M.Yu. Analysis of the Features of the Pigment Complex of the Leaves of the Common Ash in the Forest-Steppe Zone. International Journal of Humanities and Natural Scien¬ces, 2022, vol. 4-1(67), pp. 22–24. (In Russ.). https://doi.org/10.24412/2500-1000-2022-4-1-22-24

Titova M.S. Pine (Pinus sylvestris L.) Pigmental System Reaction on the Environmental Pollution. Vestnik KrasGAU = Bulletin of KSAU, 2013, no. 10, pp. 122–126. (In Russ.).

Tishkina Ye.A., Abramova L.P. The Condition of Photosynthetic Pigments in the Introduction Populations of Common Juniper (Juniperus communis L.). Izvestia Orenburg State Agrarian University, 2018, no. 2(70), pp. 83–87. (In Russ.).

Tyutereva E.V., Dmitrieva V.A., Voitsekhovskaja O.V. Chlorophyll b as a Source of Signals Steering Plant Development (Review). Sel’skokhozyaistvennaya biologiya = Agricultural Biology, 2017, vol. 52, no. 5, pp. 843–855. (In Russ.). https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.5.843rus

Yagodin V.I., Kholkina Y.I. Fundamentals of Chemistry and Technology of Wood Green Waste Processing. Leningrad, Leningrad University Publ., 1981. 224 p. (In Russ.).