ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТА ХВОИ PICEA ABIES SSP. OBOVATA (LEDEB.) DOMIN НА СОДЕРЖАНИЕ В НЕЙ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ТАНИНОВ

Наталья Александровна Артемкина, Natalia Artemkina

Аннотация


Ель сибирская (Picea abies ssp. obovata (Ledeb.) Domin) является одной из доминирующих лесообразующих пород в северотаежных лесах и изменения в химическом составе (например: танинов) хвои ели могут сказываться на биогеохимических циклах в местах ее распространения. Провели исследование содержания танинов в хвое разного возраста Picea abies×obovata у деревьев различных элементарных биогеоареалов (ЭБГА) ельника кустарничково-зеленомошного. Установили, что во всех исследуемых ЭБГА с увеличением возраста хвои ели происходило значительное снижение уровня растворимых проантоцианидинов (р<0.001). Такая закономерность менее выражена для связанных с клеточной стенкой конденсированных танинов (р<0.01). Между взрослыми деревьями двух возрастных групп ( старше 200 лет и в среднем 150 лет) содержание таннинов в хвое соответствующего возраста не отличалось. Уровень танинов в молодой (текущего года и 1-летней) хвое подроста ели (30-40 лет) достоверно выше, чем в соответствующей хвое деревьев старшего возраста. Увеличение содержания растворимых танинов при недостатке азотного питания отмечалось только у наиболее физиологически активной молодой (текущего года и 1-летней) хвои ели. Повышение содержания растворимых танинов в старой (5-7- и 8-11-летней) хвое при увеличении содержания азота в L-подгоризонте подстилки можно объяснить различной интенсивностью вымывания танинов осадками, которая в значительной степени зависит от строения и плотности крон. Низкие плотные кроны, характерные для взрослых деревьев возраста старше 200 лет и в меньшей степени возраста ели в среднем 150 лет, пропускают значительно меньше осадков, что препятствует выносу танинов из хвои и минеральных компонентов, в том числе азота, из L-подгоризонта подстилки в подкроновом пространстве.


Ключевые слова


ель; хвоя; танины; общий азот; элементарный биогеоареал (ЭБГА); северотаежные еловые леса.

Полный текст:

PDF

Литература


Артемкина Н. А. Изменение химического состава различных видов растений в зависимости от их возраста. В сборнике: Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья. Материалы VI Всероссийской конференции с международным участием, под редакцией Н. Г. Базарновой, В. И. Маркина. 2014. С. 259–261.

Артемкина Н.А., Орлова М.А., Лукина Н.В. Химический состав хвои Juniperus sibirica (CUPRESSACEAE) в экотоне лес-тундра, Хибинские горы // Экология. 2016. № 4. С. 243–250. DOI: 10.7868/S0367059716040077

Артемкина Н.А., Лукина Н.В., Орлова М.А. Пространственное варьирование содержания вторичных метаболитов, углерода и азота в подстилках северотаежных ельников // Лесоведение. 2018а. № 1. С. 37-47. DOI: 10.7868/S0024114818010035

Артемкина Н.А., Орлова М.А., Лукина Н.В. Микромозаика растительности и вариабельность химического состава L-горизонтов северотаежных ельников кустарничково-зеленомошных // Лесоведение. 2018б. № 2. С. 97-106. DOI: 10.7868/S002411481802002X

Артемкина Н.А., Орлова М.А., Лукина Н.В. Пространственное варьирование содержания фенольных соединений и элементов питания в хвое ели северотаежных лесов // Лесоведение. 2019. № . С.

Бухарина И.Л., Кузьмина А.М., Кузьмин П.А. Особености содержания танинов в листьях древесных растений в техногенной среде // Химия растительного сырья. 2015. № 4. С. 71-76. DOI: 10.14258/jcprm.201504711

Высочина Г.И., Кукушкина Т.А., Васфилова Е.С. Биологически активные вещества Filipendula ulmaria (L.) Maxim., произрастающего на Среднем Урале // Химия в интересах устойчивого развития. 2013. Т. 21. № 4. С. 387-393.

Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений. Москва: Высшая школа, 1974. 213 с.

Лузиков А.В., Трофимов С.Я., Загоскина Н.В. Взаимосвязь между запасами ионов аммония в почвах и содержанием фенольных соединений в хвое ели (на примере ненарушенных ландшафтов Центрально-лесного заповедника) // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2005. № 3. С. 42–47.

Манаков К.Н., Никонов В.В. Биологический круговорот минеральных элементов и почвообразование в ельниках Крайнего Севера. Л.: Наука, 1981. 196 с.

Орлова М. А., Лукина Н. В., Смирнов В. Э., Артемкина Н. А. Влияние ели на формирование кислотности и плодородия почв в северотаежных ельниках кустарничково-зеленомошных // Почвоведение. 2016. № 11.С. 1355–1367. DOI: 10.7868/S0032180X16110071

Орлова М.А. Элементарная единица лесного биогеоценотического покрова для оценки экосистемных функций лесов // Труды Карельского научного центра. Серия "Экологические исследования". 2013. № 6. с. 126-132.

Орлова М.А., Лукина Н.В., Камаев И.О., Смирнов В.Э., Кравченко Т.В. Мозаичность лесных биогеоценозов и продуктивность почв // Лесоведение. 2011. № 6. С. 39–48.

Adamczyk B., Simon J., Kitunen V., Adamczyk S., Smolander A. Tannins and Their Complex Interaction with Different Organic Nitrogen Compounds and Enzymes: Old Paradigms versus Recent Advances // ChemistryOpen. 2017. Vol. 6, no. 5. P. 610 – 614. DOI: 10.1002/open.201700113

Barbehenn R.V., Constabel C.P. Tannins in plant–herbivore interactions // Phytochemistry. 2011. Vol. 72, no. 13. P. 1551–1565. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2011.01.040

Blanco J.A. The representation of allelopathy in ecosystem-level forest models // Ecological modeling. 2007. Vol. 209, no. 2–4. P. 65–77. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2007.06.014

Bryant J.P., Chapin F.S. III, Klein D.R. Carbon:nutrient balance of boreal plants in relation to vertebrate herbivory // Oikos. 1983. Vol. 40, no. 3. P. 357–368. DOI: 10.2307/3544308

Hammerbacher A., Paetz C., Wright L.P., Fischer T.C., Bohlmann J., Davis A.J., Fenning T.M., Gershenzon J., Schmidt A. Flavan-3-ols in Norway spruce: Biosynthesis, accumulation and function in response to attack by the bark beetle-associated fungus Ceratocystis polonica // Plant physiology. 2014. Vol. 164, no. 4. P. 2107–2122. https://doi.org/10.1104/pp.113.232389

Hättenschwiler S., Vitousek P.M. The role of polyphenols in terrestrial ecosystem nutrient cycling // Trends in Ecology and Evolution. 2000. Vol. 15, no. 6. P. 238–243. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(00)01861-9

Horner J.D., Cates R.G., Gosz J.R. Tannin, nitrogen, and cell wall composition of green vs. senescent Douglas-fir foliage // Oecologia. 1987. Vol. 72, no. 4. P. 515-519. https://doi.org/10.1007/BF00378976

Kivimäenpää M., Riikonen J., Sutinen S., Holopainen T. Cell structural changes in the mesophyll of Norway spruce needles by elevated ozone and elevated temperature in open-field exposure during cold acclimation // Tree Physiology. 2014. Vol. 34, no. 4. P. 389–403. https://doi.org/10.1093/treephys/tpu023

Kraus T.E.C., Dahlgren R.A., Zasoski R.J. Tannins in nutrient dynamics of forest ecosystems – a review // Plant and Soil. 2003. Vol. 256, no. 1. P. 41–66. https://doi.org/10.1023/A:1026206511084

Kraus T.E.C., Zasoski R.J., Dahlgren R.A. Fertility and pH effects on polyphenol and condensed tannin concentrations in foliage and roots // Plant and Soil. 2004. Vol. 262, no. 1. P. 95–109. https://doi.org/10.1023/B:PLSO.0000037021.41066.79

Maie N., Behrens A., Knicker H., Kögel-Knabner I. Changes in the structure and protein binding ability of condensed tannins during decomposition of fresh needles and leaves // Soil Biol. Biochemistry. 2003. Vol. 35, no. 4. P. 577–589. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(03)00051-8

Martz F., Jaakola L., Julkunen-Tiitto R., Stark S. Phenolic Composition and Antioxidant Capacity of Bilberry (Vaccinium myrtillus) Leaves in Northern Europe Following Foliar Development and Along Environmental Gradients // Chem. Ecol. 2010. Vol. 36, no. 9. P. 1017–1028. DOI 10.1007/s10886-010-9836-9

Martz F., Peltola R., Fontanay S. et al. Effect of latitude and altitude on the terpenoid and soluble phenolic composition of juniper (Juniperus communis) needles and evaluation of their antibacterial activity in the boreal zone // J. of Agricultural and Food Chemistry. 2009. Vol. 57, no. 20. P. 9575–9584. DOI: 10.1021/jf902423k

Nierop K.G.J., Preston C.M., Verstraten J.M. Linking the B ring hydroxylation pattern of condensed tannins to C, N and P mineralization: a case study using four tannins // Soil Biol. Biochem. 2006. Vol. 38, no. 9. P. 2794–802. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2006.04.049

Northup R.R., Dahlgren R.A. and McColl J.G. Polyphenols as regulators of plant-litter-soil interactions in northern California’s pygmy forest: a positive feedback? // Biogeochemistry. 1998. Vol. 42, no. 1. P. 189–220. https://doi.org/10.1007/978-94-017-2691-7_10

Ossipova S., Ossipov V., Haukioja E., Loponen J., Pihlaja K. Proanthocyanidins of mountain birch leaves: quantification and properties // Phytochemical Analysis. 2001. Vol. 12, no. 2. P. 128–133. https://doi.org/10.1002/pca.568

Preston C.M., Nault J.R., Trofymow J.A., Smyth C., CIDET Working Group. Chemical Changes During 6 Years of Decomposition of 11 Litters in Some Canadian Forest Sites. Part 1. Elemental Composition, Tannins, Phenolics, and Proximate Fractions // Ecosystems. 2009. Vol. 12, no. 7. P. 1053–1077. DOI: 10.1007/s10021-009-9266-0

Schweitzer J.A., Bailey J.K., Rehill B.J., Martinsen G.D., Hart S.C., Lindroth R.L., Keim P., Whitham T.G. Genetically based trait in a dominant tree affects ecosystem processes // Ecology Letters. 2004. Vol. 7, no. 2. P. 127–134. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2003.00562.x

Schweitzer J.A., Madritch M.D., Bailey J.K., LeRoy C.J., Fischer D.G., Rehill B.J., Lindroth R.L., Hagerman A.E., Wooley S.C., Hart S.C., Whitham T.G. From Genes to Ecosystems: The Genetic Basis of Condensed Tannins and Their Role in Nutrient Regulation in a Populus Model // System Ecosystems. 2008. Vol. 11, no. 6. P. 1005–1020. DOI: 10.1007/s10021-008-9173-9

Triebwasser D. J., Tharayil N., Preston C. M., Gerard P. D. The susceptibility of soil enzymes to inhibition by leaf litter tannins is dependent on the tannin chemistry, enzyme class and vegetation history // New Phytol. 2012. Vol. 196, no. 4. P. 1122–1132. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2012.04346.x




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eco941

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019