Онтогенетические изменения механической устойчивости основных видов древесных растений в экосистемах города Донецка

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе рассмотрены вопросы онтогенетических изменений механической устойчивости 18 видов древесных растений, произрастающих в экосистемах промышленного города Донецка: Acer campestre L., Acer negundo L., Acer platanoides L., Acer pseudoplatanus L., Acer saccharinum L., Aesculus hippocastanum L., Betula pendula Roth, Fraxinus excelsior L., Fraxinus lanceolata Borkh., Gleditsia triacanthos L., Populus simonii Carriere, Populus nigra L., Populus balsamifera L., Populus bolleana Lauche, Quercus robur L., Robinia pseudoacacia L., Tilia cordata Mill., Ulmus laevis Pall. Установлено, что на начальных стадиях онтогенеза древесных растений их биомеханика обеспечивает выживание посредством высокой гибкости. Это связано с небольшой критической массой и нагрузкой, которые легко достигаются при действии на растение статических и динамических факторов. Лишь значительное увеличение линейных размеров позволяет удерживать собственную массу весом в несколько тонн и выше, а также выдерживать действие неблагоприятных климатических факторов. Исследованные онтогенетические зависимости механической устойчивости основных видов древесных растений в экосистемах города Донецка должны быть использованы при озеленении города.

Об авторах

Владимир Олегович Корниенко

Донецкий государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: kornienkovo@mail.ru

кандидат биологических наук, заведующий научно-исследовательской частью, доцент кафедры биофизики

Россия, г. Донецк

Андрей Степанович Яицкий

Самарский государственный социально-педагогический университет

Email: yaitsky@sgspu.ru

старший преподаватель кафедры биологии, экологии и методики обучения

Россия, г. Самара

Список литературы

  1. Dahle G.A., Grabosky J.C. Variation in modulus of elasticity (E) along Acer platanoides L. (Aceraceae) branches // Urban Forestry & Urban Greening. 2010. Vol. 9, iss. 3. P. 227–233. doi: 10.1016/j.ufug.2010.01.004.
  2. Корниенко В.О. Биомеханика ствола Robinia pseudoacacia L. в онтогенезе // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2017. № 4. С. 48–50.
  3. Sellier D., Suzuki S. Age dynamics of wind risk and tree sway characteristics in a softwood plantation // Frontiers in Forests and Global Change. 2020. Vol. 3 (89). doi: 10.3389/ffgc.2020.00089.
  4. Корниенко В.О., Калаев В.Н. Эколого-биологические особенности и механическая устойчивость древесных растений, используемых в озеленении города Донецка: монография. Воронеж: Изд. дом ВГУ, 2021. 107 с.
  5. Korniyenko V.O., Kalaev V.N. Impact of natural climate factors on mechanical stability and failure rate in silver birch trees in the city of Donetsk // Contemporary Problems of Ecology. 2022. Vol. 15, iss. 7. P. 806–816. doi: 10.1134/s1995425522070150.
  6. Nock C.A., Lecigne B., Taugourdeau O., Greene D.F., Dauzat J., Delagrange S., Messier Ch. Linking ice accretion and crown structure: towards a model of the effect of freezing rain on tree canopies // Annals of Botany. 2016. Vol. 117, iss. 7. P. 1163–1173. doi: 10.1093/aob/mcw059.
  7. Fourcaud T., Blaise F., Lac P., Castera P., de Reffye Ph. Numerical modelling of shape regulation and growth stresses in trees. II. Implementation in the AMAPpara software and simulation of tree growth // Trees. 2003. Vol. 17. P. 31–39. doi: 10.1007/s00468-002-0203-5.
  8. Coutand C., Fournier M., Moulia B. The gravitropic response of poplar trunks: key roles of prestressed wood regulation and the relative kinetics of cambial growth versus wood maturation // Plant Physiology. 2007. Vol. 144, iss. 2. P. 1166–1180. doi: 10.1104/pp.106.088153.
  9. Almeras T., Fournier M. Biomechanical design and long-term stability of trees: morphological and wood traits involved in the balance between weight increase and the gravitropic reaction // Journal of Theoretical Biology. 2009. Vol. 256, iss. 3. P. 370–381. doi: 10.1016/j.jtbi.2008.10.011.
  10. Jaffe M.J. Thigmomorphogenesis: the response of plant growth and development to mechanical stimulation // Planta. 1973. Vol. 114. P. 143–157. doi: 10.1007/bf00387472.
  11. Telewski F.W. Is windswept tree growth negative thigmotropism? // Plant Science. 2012. Vol. 184. P. 20–28. doi: 10.1016/j.plantsci.2011.12.001.
  12. Theckes B., Boutillon X., de Langre E. On the efficiency and robustness of damping by branching // Journal of Sound and Vibration. 2015. Vol. 357. P. 35–50. doi: 10.1016/j.jsv.2015.07.018.
  13. Ulbrich U., Pinto J.G., Kupfer H., Leckebusch G.C., Spangehl T., Reyers M. Changing northern hemisphere storm tracks in an ensemble of IPCC climate change simulations // Journal of Climate. 2008. Vol. 21. P. 1669–1679. doi: 10.1175/2007jcli1992.1.
  14. Gastineau G., Soden B.J. Model projected changes of extreme wind events in response to global warming // Geophysical Research Letters. 2009. Vol. 36, iss. 10. doi: 10.1029/2009gl037500.
  15. Корниенко В.О., Калаев В.Н. Влияние природно-климатических факторов на механическую устойчивость и аварийность деревьев березы повислой в г. Донецке // Лесоведение. 2022. № 3. С. 321–334.
  16. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение. 1989. № 4. С. 51–57.
  17. Niklas K.J., Spatz H.-C. Worldwide correlations of mechanical properties and green wood density // American Journal of Botany. 2010. Vol. 97, iss. 10. P. 1587–1594. doi: 10.3732/ajb.1000150.
  18. Корниенко В.О. Ретроспективный анализ антропогенного загрязнения города Донецка. Вибрационно-акустическое зашумление // Вестник Донецкого национального университета. Серия А: Естественные науки. 2024. № 1. С. 93–100. doi: 10.5281/zenodo.12532574.
  19. Корниенко В.О., Яицкий А.С. Жизнеспособность древесных растений в условиях зашумления городской территории (на примере г. Донецка) // Естественные и технические науки. 2022. № 12 (175). С. 166–170.
  20. Корниенко В.О., Яицкий А.С. Экологические последствия шумового загрязнения города Донецка // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2022. № 11–2. С. 28–34.
  21. Nakao H., Kim S., Mataki Y., Fujimoto N. Factorial analysis of forest damage by T9117 and T9119 // Bulletin of the Kyushu University Forests. 1993. Vol. 68. P. 11–48.
  22. Abe T. Factorial Analysis of Forest Damage Occurred in the Oji Paper Company in Tomakomai City and Hazard Map // 18th Report of Forest Wind Damage Analysis by RemoteSensing: A Damage Survey for 2004 Typhoon. 2005. P. 51–54.
  23. Sato H., Abe T. Factorial analysis of forest damage by T0418 // Kosyunaikiho. 2006. Vol. 143. P. 7–11.
  24. Корниенко В.О., Калаев В.Н., Харченко Н.Н. Механическая устойчивость старовозрастных деревьев Quercus robur L. в условиях города Донецка // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2021. Т. 7, № 4. С. 60–68.
  25. Netsvetov M., Sergeyev M., Nikulina V., Korniyenko V., Prokopuk Yu. The climate to growth relationships of pedunculate oak in steppe // Dendrochronologia. 2017. Vol. 44. P. 31–38. doi: 10.1016/j.dendro.2017.03.004.
  26. Корниенко В.О., Нецветов М.В. Влияние отрицательных температур на механическую устойчивость дуба красного (Quercus rubra L.). // Промышленная ботаника. 2013. Вып. 13. С. 180–186.
  27. Филимонова Л.В. Биоэкологическое обоснование применения пирамидальной формы дуба черешчатого в благоустройстве и озеленении городов // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2008. № 21 (3). С. 169–172.
  28. Дерев'янко В.М., Левон Ф.М. Гледичія на Півдні України. Киев: ННЦ ІАЕ, 2007. 148 с.
  29. Корниенко В.О., Калаев В.Н. Эколого-морфологические и биомеханические особенности Gleditsia triacanthos L. в условиях антропогенного загрязнения города Донецка // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2018. № 2. С. 143–151.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1 – Отношение жесткости на изгиб (EI) стволов деревьев некоторых видов рода Acer L. (А – Acer campestre L., Б – Acer negundo L., В – Acer platanoides L., Г – Acer pseudoplatanus L., Д – Acer saccarinum L.) для разных возрастных классов. Примечания (для рисунков 1, 3–9): ЭЧТ – деревья произрастают на экологически чистой территории (линия тренда – сплошная линия), АЗ – деревья произрастают в условиях антропогенного загрязнения (линия тренда – пунктирная линия); возрастные классы: I – возраст растений 5–15 лет, II – возраст растений 16–25 лет, III – возраст растений 26–55 лет, IV – возраст растений 56–75 лет, V – возраст растений 76–100 лет, VI – возраст растений более 100 лет

Скачать (430KB)
Метаданные
3. Рисунок 2 – Потеря механической устойчивости после ветровала для Acer negundo L., достигшего критического возраста в условиях городской среды (фотография В.О. Корниенко, 2018 г.)

Скачать (986KB)
Метаданные
4. Рисунок 3 – Отношение жесткости на изгиб (EI) стволов деревьев некоторых видов рода Populus L. (А – Populus simonii Carriere, Б – Populus nigra L., В – Populus balsamifera L., Г – Populus bolleana Lauche) для разных возрастных классов

Скачать (174KB)
Метаданные
5. Рисунок 4 – Сопротивление изгибу (EI) стволов деревьев некоторых видов рода Fraxinus L. (А – Fraxinus excelsior L., Б – Fraxinus lanceolata Borkh.) для разных возрастных классов

Скачать (113KB)
Метаданные
6. Рисунок 5 – Деревья Tilia cordata Mill. в условиях г. Донецка: А – сопротивление изгибу стволов деревьев (EI) для разных возрастных классов; Б – центральная аллея Донецкого ботанического сада с участием Tilia cordata Mill. (фотография В.О. Корниенко, 2021 г.)

Скачать (477KB)
Метаданные
7. Рисунок 6 – Деревья Aesculus hippocastanum L. в условиях г. Донецка: А – сопротивление изгибу стволов деревьев Aesculus hippocastanum L. для разных возрастных классов; Б – типичное повреждение ствола деревьев Aesculus hippocastanum L. независимо от условий произрастания – открытые морозобоины с признаками заселения вредителями, начало процесса развития ядровой гнили (фотография В.О. Корниенко, 2021 г.); В – типичное повреждение ствола деревьев Aesculus hippocastanum L. в виде закрытой радиальной трещины (заросшей), возникающее под действием циклических процессов заморозки/оттаивания (фотография В.О. Корниенко, 2024 г.)

Скачать (625KB)
Метаданные
8. Рисунок 7 – Отношение жесткости на изгиб (EI) стволов деревьев Quercus robur L. (А) и Robinia pseudoacacia L. (Б) для разных возрастных классов

Скачать (168KB)
Метаданные
9. Рисунок 8 – Отношение жесткости на изгиб (EI) стволов деревьев Gleditsia triacanthos L. (А) и Ulmus laevis Pall. (Б) для разных возрастных классов

Скачать (145KB)
Метаданные
10. Рисунок 9 – Отношение жесткости на изгиб (EI) стволов деревьев Betula pendula Roth для разных возрастных классов

Скачать (181KB)
Метаданные

© Корниенко В.О., Яицкий А.С., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».