Photosynthesis of widespread lichen species in pine forests of Central Siberia

D. A. Polosukhina; Полосухина Д. A.; A. V. Makhnykina; Махныкина A. В.; V. E. Aryasov; Aрясов В. Е.; D. V. Trusov; Трусов Д. В.; A. S. Prokushkin; Прокушкин A. С.

doi:10.31857/S002411482305008X

Фотосинтез широко распространенных видов лишайников в сосновых лесах Центральной Сибири

Авторы: Полосухина Д.A.¹^,2, Махныкина A.В.¹^,2, Aрясов В.Е.¹, Трусов Д.В.¹^,2, Прокушкин A.С.¹^,2
Учреждения:
1. Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН
2. Сибирский федеральный университет
Выпуск: № 6 (2023)
Страницы: 690-696
Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
URL: https://transsyst.ru/0024-1148/article/view/674091
DOI: https://doi.org/10.31857/S002411482305008X
EDN: https://elibrary.ru/MXSNJV
ID: 674091

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Лишайники и другие наземные фотосинтезирующие одноклеточные организмы планеты потребляют почти 14.3 млрд тонн атмосферного CO₂. В связи с изменением климата такие важные компоненты лесного напочвенного покрова, как лишайники, очень уязвимы. В данном исследовании оценивается фотосинтетическая активность широко распространенных лишайников путем измерения показателей чистого фотосинтеза, темнового дыхания и быстрой флуоресценции. Таким образом, криптогамы сосновых лесов Центральной Сибири в районе обсерватории Зотинская высокая башня (ZOTTO) характеризуются как высокоактивные. Cladonia stellaris (Opiz.) Brodo и Cladonia rangiferina (L.) являются основными представителями видов напочвенного покрова. Целью данного исследования было определение фотосинтетической активности у доминирующих видов напочвенных лишайников в течение вегетационного периода. Выявлена сезонная динамика фотосинтеза, причем самые низкие значения наблюдаются в июне, а самые высокие – в августе. Темновое дыхание достигает максимума в июне и является самым низким в сентябре. Значения флуоресценции находятся в диапазоне 6.7 ± 0.3. Исследуемые виды, произрастающие на подзолистых почвах в сосновых лесах, демонстрируют быструю кинетическую активацию.

Ключевые слова

Cladonia stellaris, Cladonia rangiferina, фотосинтетическая активность, фотосинтез, баланс углерода, флюоресценция.

Список литературы

Beer S., Björk M., Gademann R., Ralph P. Measurements of photosynthetic rates in seagrasses // Global Seagrass Research Methods. Chapter 9. The Netherlands: Elsevier Publishing, 2001. P. 183–198.
Bianchi T.S. The evolution of biogeochemistry: revisited // Biogeochemistry. 2021. V. 154. № 2. P. 141–181.
Bjerke J.W., Bokhorst S., Callaghan T.V., Zielke M., Phoenix G.K. Rapid photosynthetic recovery of a snow-covered feather moss and Peltigera lichen during sub-Arctic midwinter warming // Plant Ecology & Diversity. 2013. V. 6. P. 383–392.
Bjerke J.W., Bokhorst S., Callaghan T.V., Phoenix G.K. Persistent reduction of segment growth and photosynthesis in a widespread and important sub-Arctic moss species after cessation of three years of experimental winter warming // Functional Ecology. 2017. V. 31. №. 1. P. 127–134.
Bjerke J.W. Ice encapsulation rather protects than disturbs the freezing lichen // Plant Biology. 2009. V. 11. P. 227–235.
Bonan G.B. Forests and climate change: Forcings, feedbacks and climate benefits of forests // Science. 2008. V. 320. P. 1444–1449.
Bryant D., Nielsen D., Tangley L., Sizer N., Miranda M., Brown P., Johnson N., Malk A., Miller K. The last frontier forests: ecosystems and economies on the edge. What is the status of the worlds remaining large natural forest ecosystems? // Environmental Science. 1997. P.39.
Czerepanov S.K. Vascular Plants of Russia and Adjacent States // Cambridge University Press, 1994. 990 p.
Elbert W., Weber B., Burrows S., Steinkamp J., Büdel B., Andreae M., Pöschl U. Contribution of cryptogamic covers to the global cycles of carbon and nitrogen // Nature Geoscience. 2012. V. 5. P. 459-462.
Goltsev V., Zaharieva I., Chernev P., Kouzmanova M., Kalaji H.M., Yordanov I., Krasteva V., Alexandrov V., Stefanov D., Allakhverdiev S.I., Strasser R.J. Drought-induced modifications of photosynthetic electron transport in intact leaves: analysis and use of neural networks as a tool for a rapid non-invasive estimation // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics. 2012. V. 1817. P. 1490–1498.
Heinz Walz GmbH junior-PAM Teaching Chlorophyll Fluorometer Manual / Heinz Walz GmbH 2.154/09.20 Second Edition, September 20 © Heinz Walz GmbH, 2020. 83 p.
Ignatov M., Ignatova E. Flora mkhov srednei chasti evropeiskoi Rossii (Moss flora of the middle European Russia), Sphagnaceae–Hedwigiaceae. Moscow: KMK Scientific Press Ltd. 1. 2003.
Ignatov M., Ignatova E. Flora mkhov srednei chasti Evropeiskoi Rossii (Moss flora of the middle European Russia) Fontinalaceae–Amblystegiaceae. Moscow: KMK Scientific Press Ltd. 2. 2004.
Maxwell K., Johnson G.N., Chlorophyll fluorescence – a practical guide // J. Experimental Botany. 2000. V. 51. № 345. P. 659–668.
Klimchenko A.V., Verkhovets S.V., Slinkina O.A., Koshurnikova N.N. Stocks in coarse woody debris in the middle taiga ecosystems located along the Yenisei River // Geography and Natural Resources. 2011. V. 2. P. 91–97.
Kolomeichuk L.V., Efimova M.V., Zlobin I.E., Kreslavski Vl.D., Murgan O.K., Kovtun I.S., Khripach Vl.A., Kuznetsov Vl.V., Allakhverdiev S.I. 24-Epibrassinolide alleviates the toxic effects of NaCl on photosynthetic processes in potato plants // Photosynthesis Research. 2020. V. 146. P. 151–163.
Koven C., Arora V.K., Cadule P., Fisher R.A., Jones C.D., Lawrence D.M., Lewis J., Lindsey K., Mathesius S., Meinshausen M., Mills M., Nicholls Z., Sanderson B.M., Swart N.C., Wieder W.R., Zickfeld K. 23rd Century surprises: Long-term dynamics of the climate and carbon cycle under both high and net negative emissions scenarios // Earth System Dynamics Discussions. 2021. https://doi.org/10.5194/esd-2021-23
Kovtun I.S., Kukharenko N.E, Kusnetsov V.V., Khripach V.A., Efimova M.V. Effect of Lactone- and Ketone-Containing Brassinosteroids on Photosynthetic Activity of Barley Leaves during Aging // Russian J. Plant Physiology. 2021. V. 68. P. 440–450.
Longton R.E. The role of bryophyte and lichens in terrestrial ecosystems // Bryophyte and Lichens in a Changing Environment; Bates J.W., Farmer A.M., Eds. 1992. P. 32–76.
Moser T.J., Nash T.H., Link S. Diurnal gross photosynthetic patterns and potential seasonal CO2 assimilation in Cladonia stellaris and Cladonia rangiferina // Canadian J. Botany. 1983. V. 61(3). P. 642–55.
Opredelitel’ lishainikov SSSR. Vyp. 1, 4, 5 [Handbook of the lichens of the USSR. Iss. 1, 4, 5]. Iss. 1, 4, 5. Leningrad, 1971, 412 p.; 1977, 344 p.; 1978, 204 p.
Panov A.V., Heintzenberg J., Birmili W., Otto R., Chi X., Zrazhevskaya G.K., Timokhina A.V., Verkhovets S.V., Andrea M., Onuchin A.A. Sources, seasonal variability, and trajectories of atmospheric aerosols over Central Siberian forest ecosystems // Dokl. Earth Sc. 2011. V. 441. P. 1710–1714.
Panov A.V., Onuchin A.A., Koshurnikova N.N. Phytomass structure and dynamics at cuttings in the Central Siberia lichen pine forests // Vestnik KrasGAU. 2009. № 12. P. 129–133.
Pleshikov F.I. Forest ecosystems of the Yenisei meridian (research of the international geosphere-biosphere program). Novosibirsk: Nauka, 2002. 356 p.
Polosukhina D.A., Masyagina O.V., Prokushkin A.S. Carbon photoassimilation by dominant species of mosses and lichens in pine forests of Central Siberia // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2020. V. 611. https://doi.org/10.1088/1755-1315/611/1/012031
Portable Gas Exchange Fluorescence System GFS-3000 Handbook of Operation/Heinz Walz GmbH, 2019. 266 p.
Ryu Y., Berry J.A., Baldocchi D.D. What is global photosynthesis? History, uncertainties and opportunities // Remote Sensing of Environment. 2019. V. 223. P. 95–114.
Trefilova O.V., Vedrova E.F., Kuz’michev V.V. The annual carbon cycle in green-moss pine forests of the Yenisey plain forest science // Lesovedenie. 2011. № 1. P. 3–12.
Węgrzyn M.H., Fałowska P., Alzayany K., Waszkiewicz K., Dziurowicz P., Wietrzyk-Pełka P. Seasonal changes in the photosynthetic activity of terrestrial lichens and mosses in the lichen Scots pine forest habitat // Diversity. 2021. V. 13(12). P. 642. https://doi.org/10.3390/d13120642
Whitehead D., Gower S.T. Photosynthesis and light-use efficiency by plants in a Canadian boreal forest ecosystem // Tree Physiology. 2001. V. 21. P. 925–929.
Winkler A.J., Myneni R.B., Hannart A., Sitch S., Haverd V., Lombardozzi D., Arora V.K., Pongratz J., Nabel J.E.M.S., Goll D.S., Kato E., Tian H., Arneth A., Friedlingstein P., Jain A.K, Zaehle S., Brovkin V. Slow-down of the greening trend in natural vegetation with further rise in atmospheric CO2 // Biogeosciences. 2021. V. 18. P. 4985–5010. https://doi.org/10.5194/bg-18-4985-2021