Лесоведение

Необходимость дополнительного отбора исходного материала в виде плюсовых насаждений и плюсовых деревьев существует независимо от уровня цикла рекуррентной плюсовой селекции. В связи с этим актуальными являются исследования совокупности генетических, экологических и внутриценотических факторов, способствующих формированию такого рода объектов. В 2021—2023 гг. были исследованы 5 плюсовых и 3 нормальных насаждения, а также 71 плюсовое дерево сосны обыкновенной в их составе, произрастающие в подзоне северной тайги Карелии. Подавляющее большинство исследованных насаждений представляли собой условно-одновозрастные древостои сосны, возникшие после тех или иных тотальных катастрофических воздействий. Именно сочетание факта катастрофического нарушения, приводящего к освобождению пространства (рубка, ветровал и т. п.), вкупе с воздействием огня (огневая очистка лесосеки, естественный пожар) и обильным семеношением окружающих насаждений способствовало проявлению феномена “плюсовости”. Наибольший шанс стать лучшими имели представители группы деревьев-лидеров из числа особей, поселившихся на площади в первой фазе (0—15 лет) первого возобновительного периода (поколения). Принадлежность к одному возобновительному поколению продолжительностью до 30 лет в микропопуляции определяла генетическую близость деревьев всех селекционных категорий. Таким образом, описанную выше совокупность экологических и внутриценотических факторов следует считать определяющей в возникновении эффекта “плюсовости”. При этом истинные генетические задатки плюсовых деревьев в высокополнотных древостоях оказываются зачастую скрытыми, и для их выявления необходимы испытания их вегетативных и семенных потомств в специальных посадках.

Приведены данные изучения предела устойчивости сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) к засухе на юге Русской равнины в связи с изменением лесостепного климата, увеличением числа и напряженности засух. Показано, что темпы потепления климата в XX веке составляли 0.11°C/10 лет, в XXI веке они повысились до 0.35°C/10 лет. Цель исследования — определить порог устойчивости этапов и стадий жизненного цикла сосны обыкновенной к засухе в лесостепной зоне Русской равнины. Объектом исследования служили северные калужская и рязанская, центральная воронежская и южная белгородская популяции сосны, произрастающие на экологически благоприятной территории лесостепной зоны Русской равнины. В результате изучения реакции сосны на 6 сильных засух (ранние 1991 и 2007 гг., летние 2010 и 2020 гг., поздние 2014 и 2020 гг.) и 8-летней тепловой волны (2007—2014 гг.) определен порог устойчивости этапов, которые по нисходящему вектору представляют следующий ряд: онтогенез, спорогенез, эмбриогенез, гаметогенез. Причиной неурожайного 2012 г. стал кумулятивный эффект воздействия двух засух на процессы мегаспорогенеза (2010 — в год инициации мегаспорогенеза, 2012 — в год оплодотворения). Воздействие засухи 1991 г. на ранний эмбриогенез привело к 5-кратному снижению урожайности сосны и нежизнеспособности семян. Погодный стресс 2010 г. во время позднего эмбриогенеза нарушил будущие растения по таким жизненно важным показателям, как быстрота роста, фенотипическая изменчивость, сезонные ритмы развития, что стало причиной массовой гибели 1-летних сеянцев и появления у 2-летних растений множества мофозов и отклонений в развитии. Сильные засухи 2007, 2010, 2012, 2014 гг. во время тепловой волны 2007—2014 гг. вызвали дестабилизацию и переход сосновых лесов в состояние слабо неравновесной системы. Возвращение сосны в равновесие продолжалось в течение трех оптимальных лет.

Оценка геометрической морфометрии листовых пластин проводилась по пяти семьям в условиях Кирсановского лесничества Тамбовской области по 17 показателям, отражающим метрические и структурные характеристики. При комплексной оценке корреляционной связи во всех группах наблюдается прямая зависимость между показателями, определяющими морфологические особенности листа. Принимая во внимание признаки, характеризующие длину листа и ширину лопастей, стоит отметить, что изменение какого-либо признака меняет конфигурацию всего листа, что предполагает использование не комплекса признаков, а нескольких, имеющих определяющее значение. Среди этих признаков наиболее информативными являются LSP, LB2-LB6 и WCB2-WCB6. Величины, подразумевающие собой измерение в градусах, не способны показать статистически значимых результатов, поэтому угол отклонения жилки лопастей различного порядка нецелесообразно использовать для показателей, оценивающих внутри- и межсемейную изменчивость. Основной вклад общей дисперсии (80%) приходится на лопасти пятого, шестого и седьмого порядка.

В условиях климатических изменений и увеличения масштабов засоления почв исследования по адаптивной селекции становятся особенно актуальными. Моделирование стресса in vitro является перспективным биотехнологическим подходом селекции растений на устойчивость к негативным факторам окружающей среды. Изучено влияние засоления хлоридом натрия (для моделирования солевого и осмотического стресса) в условиях in vitro на сохранность, рост, каллусогенез и морфогенез 12 коллекционных клонов Betula pendula L., B. pubescens Ehrh., B. pendula Roth var. carelica (Mercklin) Hämet-Ahti, B. pendula “dalekarlica” (L.f.). Показано существенное влияние генотипа на выживаемость эксплантов и их способность к регенерации при солевом воздействии. Установлено, что использование 4-кратного ступенчато нарастающего (от 0.2 до 1%) воздействия NaCl на селективной питательной среде без гормонов позволяет дифференцировать клоны по устойчивости к засолению. Наиболее высокие адаптационные возможности в условиях NaCl-индуцированного засоления показали клоны березы пушистой, наиболее низкие — березы повислой. Информативными и относительно простыми показателями для дифференциации клонов являются частота каллусогенеза и жизнеспособность каллусных культур, которые характеризуют начальную и завершающую фазы каллусообразования и зависят от генотипических особенностей исходных растений. Представлена селективная система in vitro, основанная на генетическом разнообразии коллекционных клонов (виды, разновидности, полиплоиды, миксоплоиды) и индуцированной клеточной гетерогенности стеблевых каллусных культур, полученных от наиболее устойчивых к засолению клонов. Результаты исследований подтверждают перспективность использования генетической изменчивости исходного материала в условиях моделирования NaCl-стресса для отбора клонов (и линий) березы, адаптированных к засолению. Три регенерантные линии березы, отобранные с помощью селективных питательных сред in vitro, являются перспективным исходным материалом для адаптивной селекции.

Впервые для условий Приморского края представлен анализ изменчивости фенологических дат развития древесных растений в связи с изменениями климата. Исследование выполнено на основе непрерывного ряда фенологических наблюдений за пятью древесными породами с 1987 по 2022 г. из Летописи природы Сихотэ-Алинского заповедника. По данным метеостанции Терней выявлен тренд потепления 0.29°С/10 лет. Наилучшим предиктором сдвига фенологических дат и изменения продолжительности вегетационного периода является средневесенняя температура воздуха (R2 = 0.30—0.69). Также хорошим предиктором фенологических сдвигов выступают среднегодовая температура и сумма активных температур на 1 мая (температурный порог 0°С). Температурная чувствительность для дат весенних фенофаз, рассчитанная по средневесенней температуре для изученных древесных пород, составила 3—6 дней/ °С. Наиболее чувствительной по отношению к температуре воздуха является фаза цветения. Наилучшая способность индикации изменений климата из рассматриваемых пород отмечена у черемухи обыкновенной (Padus avium Mill.). Значимых трендов изменения фенодат осеннего периода по годам наблюдений не выявлено. За 35 лет наблюдений у растений не отмечается явных признаков адаптации фенологического развития к увеличению температуры.