Высокопродуктивные сосновые леса в условиях изменяющегося климата = Highly Productive Pine Forests in a Changing Climate

Лесостепь Центрально-Черноземного района относится к зоне высокопродуктивных сосновых лесов. В 2015 г. на его территории впервые зафиксирована частичная, затронувшая популяционный, организменный и клеточный уровни дестабилизация сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.). Дестабилизация вызвана 8-летней тепловой волной 2007–2014 гг., сопровождавшейся резким падением уровня грунтовых вод и четырьмя сильными засухами (2007, 2010, 2012 и 2014 гг.). Анализ проводили на двух участках лесных культур сосны, произрастающих на экологически благоприятной территории: Ступинский тест-объект (Воронежская обл., типичное для Цен- трально-Черноземного р-на насаждение) и Усманский объект (Липецкая обл., земли с повышенным уровнем грунтовых вод). Представлены результаты морфологического, цитогенетического и биохимического изучения модельных деревьев Ступинского тест-объекта в периоды: 4 оптимальных по погодным условиям года, засушливый 2014 г. и 2015 г. – год дестабилизации. Выявлено, что продолжительный гидротермический стресс вызвал переход сосны из основного равновесного состояния в слабо неравновесное состояние. Пусковым механизмом стала сильная почвенная засуха 2014 г., после которой растения ушли в зиму ослабленными. В 2015 г., несмотря на то, что он был оптимальным по погодным условиям, отмечены уменьшение биопродуктивности шишек по признакам полнозернистости и общему числу семян на шишку, изменение структурированности популяционной выборки, увеличение числа патологий митоза, повышение содержания пролина в хвое. Процесс возвращения вида в исходное состояние изучался 3 последующих оптимальных года на примере ступинской и усманской популяций. Экспериментальные данные свидетельствуют, что процессы нормализации жизненного состояния сопряжены с глубокими изменениями метаболизма и требуют определенных энергетических затрат. Ступинской популяции для возвращения к региональной норме понадобилось больше времени. Это указывает на разную глубину дестабилизации генетического материала деревьев двух исследуемых популяций. Для цитирования: Кузнецова Н.Ф., Клушевская Е.С., Аминева Е.Ю. Высокопродуктивные сосновые леса в условиях изменяющегося климата // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6. С. 9–23. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-9-23. Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания Всероссийского научно-исследовательского института лесной генетики, селекции и биотехнологии.
Forest steppe of the Central Chernozem Region (CCR) of Russia belongs to the zone of highly productive pine forests. In 2015, for the first time a partial destabilization of Scots pine (Pinus sylvestris L.) was recorded within the territory of the CCR. It affected the population, organism and cellular levels of Scots pine (Pinus sylvestris L.). The destabilization was caused by the 8-year heatwave of 2007–2014 followed by a sharp drop in the water table and four severe droughts (2007, 2010, 2012, and 2014). The analysis was carried out on two sites of pine forest plantations growing in the environmentally sound region: the Stupino test site (Voronezh region, typical plantation for the CCR) and the Usman site (Lipetsk region, lands with elevated groundwater level). The results of morphological, cytogenetic and biochemical studies of model trees of the Stupino test site during the following periods are presented: 4 optimal years in terms of weather conditions, 2014 drought year and 2015 destabilization year. It was found that prolonged hydrothermal stress resulted in the transition of pine from the basic equilibrium state to a slightly nonequilibrium state. The trigger mechanism for changing their vital state was a severe autumn soil drought in 2014, after which the plants became weakened right before winter. A decrease in cone bioproductivity by the traits of seed fullness and the total number of seeds per cone, a change in population sampling structure, an increase in the number of mitosis pathologies, and an increase in proline content in needles were observed despite optimal weather conditions in 2015. The recovery of species was studied for three subsequent optimal years on the example of the Stupino and Usman populations. Experimental data indicate that the processes of vital state normalization involve profound changes in metabolism and require certain energy expenditures. It took the Stupino population longer to return to the regional norm, which indicates a different depth of destabilization of the tree genetic material of the studied populations. For citation: Kuznetsova N.F., Klushevskaya E.S, Amineva E.Yu. Highly Productive Pine Forests in a Changing Climate. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 6, pp. 9–23. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-9-23 Funding: The research was carried out within the framework of the state assignment of the All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology.

Электронное издание «Высокопродуктивные сосновые леса в условиях изменяющегося климата = Highly Productive Pine Forests in a Changing Climate» (бесплатно). Скачать номера в формате PDF.