Метеорологическая обусловленность семеношения кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour)
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-2-56-69Ключевые слова:
кедр сибирский, динамика семеношения, погодные условия, сумма осадков, весенние заморозкиАннотация
Изучена динамика половой репродукции кедра сибирского на юге равнинной части его ареала в Томской области. Объект исследования – Нижне-Сеченовский кедровник в Томь-Обском междуречье. Постоянная пробная площадь заложена в 160–180-летнем насаждении. Учет урожая и взятие образцов шишек проводили на протяжении 13 лет в конце лета по мере их созревания. Шишки стряхивали с дерева, их число подсчитывали на земле, затем проводили их полный морфологический анализ. Развитые семена анализировали методом рентгенографии. Для определения массы взвешивали только безупречно полные семена, отобранные по рентгенограмме. Информацию о погодных условиях использовали по данным станции «Томск» Росгидромета. Главным фактором заложения шишек является сумма осадков за 2 года до начала этого процесса: с ростом суммы осадков заложение увеличивается. Однако итоговая семенная продуктивность в значительно большей мере зависит не от числа заложившихся шишек, а от успеха их дальнейшего развития. Судьбу каждой генерации определяет главным образом наличие поздних весенних заморозков в год опыления шишек. При этом решающее значение имеют только достаточно сильные заморозки с температурой ниже –3,5 °С. Степень негативного воздействия холода на репродуктивные структуры зависит от этапа развития шишек, т. е. от суммы эффективных (выше +5 °С) среднесуточных температур. Заморозок при накоплении суммы тепла больше 150 °С уничтожает шишки полностью, при 100…150 °С – существенно снижает число фертильных чешуй и исходное число семяпочек, при 50…100 °С – увеличивает число аномалий в развитии семяпочек и достоверно сокращает число полноценных семян в зрелых шишках. Существенное влияние на развитие семяпочек оказывает также погода в начале осени за год до созревания шишек. Доля недоразвитых и пустых семян значимо повышается с увеличением средней температуры сентября. Единственный важный признак, который формируется в год созревания шишек, – это масса полных семян: он возрастает с увеличением количества осадков в период с апреля по июнь текущего года.
Для цитирования: Горошкевич С.Н. Метеорологическая обусловленность семеношения кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 2. С. 56–69. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-2-56-69
Финансирование: Работа выполнена при поддержке РНФ , проект № 18-16-00058.
Скачивания
Библиографические ссылки
Барабин А.И. Сравнительный анализ урожая семян ели семенного и малоурожайного года в учебно-опытном лесхозе АЛТИ // Изв. вузов. Лесн. журн. 1969. № 3. С. 137–138. [Barabin A.I. Comparative Analysis of Spruce Seed Harvest in Mast and Low-Yield Years in the Educational and Experimental Forestry of the Arkhangelsk Forestry Engineering Institute. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 1969, no. 3, pp. 137–138]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/apxiv/1969.pdf
Булыгин Н.Е. Влияние засух 1972 и 1973 гг. на цветение и плодоношение древесных растений на Северо-Западе РСФСР // Лесное хозяйство, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность. Л.: Лесн. пром-сть, 1975. Вып. 3. С. 11–13. [Bulygin N.E. Influence of Droughts in 1972 and 1973 on Flowering and Fruiting of Woody Plants in the North-West of the Russian Federation. Forestry, Woodworking, Pulp and Paper Industry. Leningrad, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1975, iss. 3, pp. 11–13].
Воробьев В.Н. Биологические основы комплексного использования кедровых лесов. Новосибирск: Наука, 1983. 253 с. [Vorob’yev V.N. Biological Bases of Complex Use of Cedar Forests. Novosibirsk, Nauka Publ., 1983. 253 p.].
Воробьев В.Н., Воробьева Н.А., Горошкевич С.Н. Рост и пол кедра сибирского. Новосибирск: Наука, 1989. 167 с. [Vorob’yev V.N., Vorob’yeva N.A., Goroshkevich S.N. Growth and Sex in Siberian Stone Pine. Novosibirsk, Nauka Publ., 1989. 167 p.].
Горошкевич С.Н. Динамика роста и плодоношения кедра сибирского. Уровень и характер изменчивости признаков // Экология. 2008. № 3. С. 181–188. [Goroshkevich S.N. Dynamics of Growth and Seed Production in the Siberian Stone Pine: The Level and Pattern of Variation in Characters. Ekologiya [Russian Journal of Ecology], 2008, no. 3, pp. 181–188]. DOI: 10.1134/S106741360803003X
Горошкевич С.Н. Динамика роста и плодоношения кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour): цикличность или ациклические колебания? // Вестн. Томск. гос. ун-та. Биология. 2017. № 38. С. 104–121. [Goroshkevich S.N. Dynamics of Siberian Stone Pine (Pinus sibirica Du Tour) Growth and Seed Production: Cyclicity or Acyclic Oscilation? Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya [Tomsk State University Journal of Biology], 2017, no. 38, pp. 104–121]. DOI: 10.17223/19988591/38/6
Ефремов С.П. Пионерные древостои осушенных болот. Новосибирск: Наука, 1987. 248 с. [Efremov S.P. Pioneer Stands of Drained Swamps. Novosibirsk, Nauka Publ., 1987. 248 p.].
Ирошников А.И. Полиморфизм популяций кедра сибирского // Изменчивость древесных растений Сибири. Красноярск: ИЛиД СО АН СССР , 1974. С. 77–103. [Iroshnikov A.I. Polymorphism in Populations of Siberian Stone Pine. Variability of Siberian Woody Plants. Krasnoyarsk, ILiD SO AN Publ., 1974, pp. 77–103].
Некрасова Т.П. Биологические основы семеношения кедра сибирского. Новосибирск: Наука, 1972. 272 с. [Nekrasova T.P. Biological Bases of Siberian Stone Pine Seeding. Novosibirsk, Nauka Publ., 1972. 272 p.].
Некрасова Т.П. Пыльца и пыльцевой режим хвойных Сибири. Новосибирск: Наука, 1983. 86 с. [Nekrasova T.P. Pollen and Pollen Regime of Siberian Conifers. Novosibirsk, Nauka Publ., 1983. 86 p.].
Несветайло В.Д. Многолетняя динамика репродуктивной деятельности и радиального прироста кедра сибирского в припоселковом кедровнике подзоны южной тайги // Экология. 1987. № 6. С. 19–25. [Nesvetaylo V.D. Long-Term Dynamics of Reproductive Activity and Radial Growth of Siberian Stone Pine in the Near-Settlement Cedar Forest of the Southern Taiga Subzone. Ekologiya [Russian Journal of Ecology], 1987, no. 6, pp. 19–25].
Третьякова И.Н. Эмбриология хвойных. Физиологические аспекты. Новосибирск: Наука, 1990. 157 с. [Tretyakova I.N. Embryology of Conifers. Physiological Aspects. Novosibirsk, Nauka Publ., 1990. 157 p.].
Хромова Л.В. Эмбриологические процессы в неопыленных семяпочках сосны и аномалии при ксеногамии // Лесоведение. 1985. № 2. С. 47–52. [Khromova L.V. Embryological Processes in Unpollinated Pine Seedbuds and Anomalies in Xenogamy. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 1985, no. 2, pp. 47–52].
Bisi F., von Hardenberg J., Bertolino S., Wauters L.A., Imperio S., Preatoni D.G., Provenzale A., Mazzamuto M.V., Martinoli A. Current and Future Conifer Seed Production in the Alps: Testing Weather Factors as Cues Behind Masting. European Journal of Forest Research, vol. 135, iss. 4, pp. 743–754. DOI: 10.1007/s10342-016-0969-4
Bogdziewicz M., Szymkowiak J., Kasprzyk I., Grewling Ł, Borowski Z., Borycka K. Kantorowicz W., Myszkowska D., Piotrowicz K., Ziemianin M., Pesendorfer M.B. Masting in Wind-Pollinated Trees: System-Specific Roles of Weather and Pollination Dynamics in Driving Seed Production. Ecology, 2017, vol. 98, iss. 10, pp. 2615–2625. DOI: 10.1002/ecy.1951
Buechling A., Martin P.H., Canham C.D., Shepperd W.D., Battaglia M.A. Climate Drivers of Seed Production in Picea engelmannii and Response to Warming Temperatures in the Southern Rocky Mountains. Journal of Ecology, 2016, vol. 104, iss. 4, pp. 1051–1062. DOI: 10.1111/1365-2745.12572
Burns K.C. Masting in a Temperate Tree: Evidence for Environmental Prediction? Austral Ecology, 2012, vol. 37, iss. 2, pp. 175–182. DOI: 10.1111/j.1442-9993.2011.02260.x
Carevic F.S., Fernández M., Alejano R., Vázquez-Piqué J., Tapias R., Corral E., Domingo J. Plant Water Relations and Edaphoclimatic Conditions Affecting Acorn Production in a Holm Oak (Quercus ilex L. ssp. ballota) Open Woodland. Agroforestry Systems, 2010, vol. 78, iss. 3, pp. 299–308. DOI: 10.1007/s10457-009-9245-7
Crone E.E., Rapp J.M. Resource Depletion, Pollen Coupling, and the Ecology of Mast Seeding. Annals of the New York Academy of Sciences, 2014, vol. 1322, iss. 1, pp. 21–34. DOI: 10.1111/nyas.12465
Daubenmire R. A Seven-Year Study of Cone Production as Related to Xylem Layers in Pinus ponderosa. American Midland Naturalist, 1960, vol. 64, no. 1, pp. 187–193. DOI: 10.2307/2422901
Fober H. Relation between Climatic Factors and Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Cone Crops in Poland. Arboretum Kórnickie, 1976, vol. 21, pp. 367–374.
Fowells H.A., Schubert G. Seed Crops of Forest Trees in the Pine Region of California. Technical Bulletin No. 1150. Washington D.C., U.S. Department of Agriculture, 1956. 48 p.
Houle G. Mast Seeding in Abies balsamea, Acer saccharum and Betula alleghaniensis in an Old Growth, Cold Temperate Forest of North-Eastern North America. Journal of Ecology, 1999, vol. 87, iss. 3, pp. 413–422. DOI: 10.1046/j.1365-2745.1999.00352.x
Juday G.P., Barber V. A 200-Year Perspective of Climate Variability and the Response of White Spruce in Interior Alaska. Climate Variability and Ecosystem Response at Long-Term Ecological Research Sites. Ed. by D. Greenland, D.G. Goodin, R.C. Smith. New York, Oxford University Press, 2003, pp. 226–250. DOI: 10.1093/oso/9780195150599.003.0024
Kelly D. The Evolutionary Ecology of Mast Seeding. Trends in Ecology and Evolution, 1994, vol. 9, iss. 12, pp. 465–470. DOI: 10.1016/0169-5347(94)90310-7
Kelly D., Geldenhuis A., James A., Holland E.P., Plank M.J., Brockie R.E. et al. Of Mast and Mean: Differential-Temperature Cue Makes Mast Seeding Insensitive to Climate Change. Ecology Letters, 2013, vol. 16, iss. 1, pp. 90–98. DOI: 10.1111/ele.12020
Kelly D., Hart D.E., Allen R.B. Evaluating the Wind Pollination Benefits of Mast Seeding. Ecology, 2001, vol. 82, iss. 1, pp. 117–126. DOI: 10.1890/0012-9658(2001)082[0117:etwpbo] 2.0.co;2
Kelly D., Sork V.L. Mast Seeding in Perennial Plants: Why, How, Where? Annual Review of Ecology and Systematics, 2002, vol. 33, pp. 427–447. DOI: 10.1146/annurev.ecolsys.33.020602.095433
Lindgren K., Ekberg I., Eriksson G. External Factors Influencing Female Flowering in Picea abies (L.) Karst. Studia Forestalia Suecica, 1977, no. 142. 53 p.
Nussbaumer A., Waldner P., Apuhtin V., Aytar F., Benham S., Bussotti F. et al. Impact of Weather Cues and Resource Dynamics on Mast Occurrence in the Main Forest Tree Species in Europe. Forest Ecology and Management, 2018, vol. 429, pp. 336–350. DOI: 10.1016/j.foreco.2018.07.011
Owens J.N., Bruns D. Western White Pine (Pinus monticola Dougl.) Reproduction: I. Gametophyte Development. Sexual Plant Reproduction, 2000, vol. 13, iss. 2, pp. 61–74. DOI: 10.1007/s004970000042
Pallardy S.G. Physiology of Woody Plants. San Diego, Academic, 2007. 464 p.
Pearse I.S., Koenig W.D., Kelly D. Mechanisms of Mast Seeding: Resources, Weather, Cues, and Selection. New Phytologist, 2016, vol. 212, iss. 3, pp. 546–562. DOI: 10.1111/nph.14114
Pérez-Ramos I.M., Aponte C., García L.V., Padilla-Díaz C.M., Marañón T. Why Is Seed Production So Variable among Individuals? A Ten-Year Study with Oaks Reveals the Importance of Soil Environment. PLoS ONE, 2014, vol. 9(12), art. e115371. DOI: 10.1371/journal.pone.0115371
Rapp J.M., McIntire E.J.B., Crone E.E. Sex Allocation, Pollen Limitation and Masting in Whitebark Pine. Journal of Ecology, 2013, vol. 101, iss. 5, pp. 1345–1352. DOI: 10.1111/1365-2745.12115
Roland C.A., Schmidt J.H., Johnstone J.F. Climate Sensitivity of Reproduction in a Mast-Seeding Boreal Conifer across Its Distributional Range from Lowland to Treeline Forests. Oecologia, 2014, vol. 174, iss. 3, pp. 665–677. DOI: 10.1007/s00442-013-2821-6
Schweingruber F.H. Tree Rings and Environment. Berne, Paul Haupt, 1996. 609 p.
Silvertown J.W. The Evolutionary Ecology of Mast Seeding in Trees. Biological Journal of the Linnean Society, 1980, vol. 14, iss. 2, pp. 235–250. DOI: 10.1111/j.1095-8312.1980.tb00107.x
Speer J.H. Fundamentals of Tree-Ring Research. Tucson, University of Arizona Press, 2010. 333 p.
Zamorano J.G., Hokkanen T., Lehikoinen A. Climate-Driven Synchrony in Seed Production of Masting Deciduous and Conifer Tree Species. Journal of Plant Ecology, 2018, vol. 11, iss. 2, pp. 180–188. DOI: 10.1093/jpe/rtw117
