Понедельник, 05.12.2016, 07:27
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Естественные науки

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛИСТВЕННИЦЫ КАЯНДЕРА И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Е.Ф. Кузнецова

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛИСТВЕННИЦЫ КАЯНДЕРА И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Излагаются результаты изучения особенностей биологии и экологии лиственницы Каяндера и их сравнение с основными характеристиками рода Larix. Проводится характеристика основных особенностей строения и функционирования лиственницы Каяндера, делается оценка эколого-биологических особенностей вида, возникших в результате произрастания в условиях Крайнего Северо-Востока России. Обсуждаются основные характеристики роста и развития лиственницы, результаты изучения прироста древесины лиственницы Каяндера типичных ландшафтов региона с использованием дендрохронологических методов. Значительный объем излагаемого материала посвящен оценке практического значения древесины данного вида лиственницы.

Ключевые слова: лиственница, экология, биомасса, дендроиндикация, дигидрокверцетин, арабиногалактан.
 

Введение

Лиственница - одна из наиболее распространенных хвойных древесных пород России. Имея обширный ареал, охватывающий почти половину территории нашей страны, распределение лиственничных сообществ неравномерное. В европейской части России лиственничные леса занимают сравнительно небольшие площади, к востоку же от Енисея она становится главной лесооб- разующей породой. В целом на долю лесов с преобладанием лиственницы приходится 38 % лесопокрытой площади России [1; 6].

Цель работы - определение особенностей морфологии и экологии лиственницы Каяндера (Larix cajanderi Mayr) и оценка ресурсных возможностей практического использования данного древесного сырья. Наши исследования выполнены по следующим направлениям:
1. Изучение основных черт строения и процессов жизнедеятельности лиственницы Каяндера.
2. Определение особенностей, возникших в результате адаптации исследуемого вида к условиям Крайнего Севера.
3. Изучение основных характеристик роста и развития посредством изучения прироста древесины лиственницы Каяндера в типичных сообществах территории.

Материалы и методы

В процессе исследований были изучены образцы лиственницы Каяндера, произрастающей на пробных площадях в бассейне р. Колыма, преимущественно в районе Усть- Среднеканской ГЭС. Получение информации базировалось на полевых исследованиях и лабораторных аналитических работах. При взятии образцов отбирались керны с живых деревьев, а также спилы со стволовой древесины, поваленных паводком. Полученные образцы обрабатывались с применением стандартных методик по определению возраста исследуемых экземпляров и других их характеристик. В исследованиях были применены компьютерные программы «Scope- Photo» и «LevenhukToupView».

Методы сопоставления показателей абиотических факторов и внутреннего строения дерева позволяют разработать методику учета или выявления эдафических факторов, влияющих на прирост древесины [3]. Данные сведения необходимо иметь при проведении исследований по выявлению факторов антропогенного происхождения. Результаты исследований сравнивались с доступными опубликованными данными.

Результаты и обсуждение

Вопрос о систематическом положении лиственницы Каяндера в научной литературе долгое время является дискуссионным.
Проблемы происхождения и существующих генетических связей видов Larix поднимались многими исследователями. Однако до последнего времени систематика лиственницы остается недостаточно проработанной. В пользу того, что L. cajanderi- относительно молодой вид, сформировавшийся в исходных популяциях лиственницы даурской, свидетельствуют ранее полученные данные по морфологическим и биологическим особенностям лиственницы Каяндера [4].

Горный рельеф Крайнего Северо-Востока России, практически повсеместное распространение многолетней мерзлоты и близость холодных морей, омывающих континент с севера и востока, являются ведущими эдафическими факторами рассматриваемой территории. Суровая зима с частыми метелями, короткий летний период и ограниченное количество осадков - такова природная обстановка, в которой протекают жизнедеятельность северных экологических систем. В таких суровых условиях и сформировались лесные сообщества с доминированием лиственничных лесов и редколесий.

Стволовая часть лиственницы, выросшей в сомкнутых древостоях, ровная, сравнительно малосбежистая. У старых деревьев часто наблюдается сильное утолщение комлевой части ствола. Можно предположить, что эта морфологическая особенность призвана способствовать повышению устойчивости деревьев, имеющих поверхностную корневую систему. Типичной формой кроны для лиственницы является пирамидально- яйцевидная. С возрастом в популяциях начинают преобладать древостои, имеющие продолговато-яйцевидную, цилиндрическую или столбообразную форму кроны. С точки зрения практического использования ресурсов лиственничных лесов и редколесий именно ствол дерева является главной и наиболее ценной частью древостоя.

При изучении макроструктуры поперечного разреза ствола лиственницы можно легко различить кору, заболонь, древесину и сердцевину. На поперечном разрезе различаются концентрические слои прироста, получившие название годичные кольца. Кора предохраняет дерево от воздействия внешней среды, она имеет наружную часть - пробковый слой, и внутреннюю часть - луб, который проводит продукты фотосинтеза в ствол. Наши исследования показали, что кора весьма изменчива как по толщине и текстуре поверхности, так и по цвету. У взрослых особей она чаще продольно-трещиноватая, плотная, а по цвету изменяется от серо-коричневой, до красновато-темно- коричневой, что зависит не только от возраста, но и от условий мест произрастания.

Хвоя собрана в пучки по 11-29 штук, а длина ее может варьировать в пределах как одного дерева, так и отдельных популяций. Цветение лиственницы наблюдается в окрестностях Магадана в конце мая-начале июня и продолжается обычно 5-7 дней. В древостоях лиственницы преобладают красношишечные особи.

Определение основных морфологических различий лиственницы Каяндера и близкой ей лиственницы Гмелина показали, что у лиственницы Гмелина семенные чешуи при созревании шишек отклоняются на 15-45°, а у лиственницы Каяндера - 60-90° Это основное различие, в свою очередь, определяет форму и общее сложение шишек. У лиственницы Гмелина они плотные и имеют малозаметные прицветные чешуйки. Типичные формы зрелых шишек Larix cajanderi - овальная и яйцевидная, отношение ширины шишек к их длине, количественно выражающее форму шишек, составляет 0,62-0,90. Различными исследователями приводятся данные по срокам диссеминации и дальности разлета семян, в то время как процесс их созревания с физиологической и биохимической стороны остается неизученным.

Для всех видов лиственницы отмечаются периодически повторяющиеся урожаи семян с интервалом 5-7 лет, когда наблюдается относительно богатый урожай. Одна из причин неравномерности плодоношения, особенно в пределах небольших территорий, - это различные условия мест произрастания. В разных типах леса лиственница плодоносит неодинаково, при этом обильным плодоношением характеризуются брусничные, бруснично-травяные и ольхово- брусничные лиственничные леса. Менее обильное плодоношение отмечается в лиственничниках голубичных и травяных по широким надпойменным террасам и водоразделам. Узкие полосы лиственничников вдоль рек и ручьев, а также на границах с гарями и вырубками всегда плодоносят обильнее, чем в прилежащих к ним однотипных участках леса, поскольку эти древостои находятся в лучших условиях увлажнения и освещения.

Низкое качество семян лиственницы - хорошо известный факт. Это обусловлено неблагоприятными климатическими условиями в период микроспорогенеза, что приводит к недостаточности опыления из-за небольшого количества образуемой пыльцы и низкой ее жизнеспособности. Однако, по данным некоторых исследователей, пустые семена у лиственницы составляют до 80 % урожая даже при наличии достаточного количества пыльцы высокой фертильности [7]. От показателей качества и количества семян зависит степень продуктивности лесов и запасы биомассы лиственницы.

О периодичности плодоношения лиственницы Каяндера имеются сведения в работах Н.В. Кречетовой [5], относящиеся к Магаданской области, по которым относительно обильные урожаи лиственницы повторяются через 5-7 лет.

В условиях дефицита природного сырья внимание исследователей все чаще привлекают возможности использования возобновляемых растительных ресурсов. К таковым следует отнести и древесину лиственницы Каяндера, отличающуюся большей плотностью и высоким содержанием смол, обладающую твердостью, сравнимой с дубом, буком, орехом.

Вследствие богатого химического состава лиственница имеет широкое применение в медицине. В качестве лекарственного сырья используются хвоя, молодые побеги, почки и древесина. В древесине и коре лиственницы содержится большое количество низкомолекулярных веществ, обладающих биологической активностью, а именно: эфирные масла, аскорбиновая кислота, дубильные вещества, антоцианы, флавоноиды, органические кислоты [2]. Все они характеризуются высокой биологической активностью. Наиболее важными и полезными из них являются флавоноиды из-за их значительного содержания в сырье.

Основными продуктами выступают ди- гидрокверцетин (ДГК) и арабиногалактан (АГ). На основе ДГК создаются препараты для лечения и профилактики атеросклероза, капилляроукрепляющие средства, а за счет высокой способности к комплексообразованию он активно выводит из организма тяжелые металлы, в том числе радионуклиды. ДГК свойственна антигистаминная активарность - на его основе создаются антиаллергические препараты, которые существенно облегчают состояние организма и повышают сопротивляемость к аллергенам. Немаловажный продукт переработки - это арабиногалактан, который представляет значительную часть биомассы лиственницы. Основные экспериментально установленные свойства АГ заключаются в иммуномодулирующем и антиоксидантном эффекте. В официальной медицине он используется как вспомогательное вещество при производстве различных лекарственных форм и как самостоятельное лекарственное средство или биологически активная добавка; является важным компонентом производства кормовых добавок в животноводстве; в пищевой промышленности - в качестве загустителя, желирующего агента, пребиотика и стабилизатора; также находит применениев косметической промышленности.

В нашей работе предприняты попытки получения качественных продуктов переработки древесины, корневой и комлевой частей лиственницы Каяндера [6]. Запасы лиственницы в Магаданской области значительны,это предопределяет потенциальную возможность производства биофлавоноидов при использовании в качестве сырья отходов лесозаготовок и порубочных остатков, образующихся при строительстве промышленных объектов. Это возможно путем создания специальных биотехнологических модулей по переработке древесины, с использованием технологического опыта, имеющегося в других краях и областях. В нашем регионе, являющемся экологически чистым, имеются все предпосылки для производства данных биологически активных веществ, которые в дальнейшем могут также пойти в изготовление разнообразных медицинских препаратов. Результаты наших исследований по данной проблеме были представлены на нескольких конференциях в качестве инновационных проектов, и на их основе были опубликованы статьи [6].

Выводы

Таким образом, род Larix следует рассматривать в качестве вида, находящегося в историческом плане в стадии становления, что является предметом активной дискуссии. Целью нашей работы являлось определение внутривидовой изменчивости лиственницы Каяндера, отличительных черт строения и особенностей функционирования вида. Установлено, что лиственница Каяндера является экологически и морфологически хорошо обособленным видом. Выполненный анализ также показал, что данный вид обладает широким спектром морфологического разнообразия и высокой адаптивной способностью, что делает Larix cajanderi перспективным для селекции и лесоразведения. В мире мало древесных видов, которые выдерживают годовое амплитуды температур, достигающие на Крайнем Северо-Востоке 90-100 °С, и среди них лиственница по праву занимает лидирующее место. Имеющиеся огромные запасы древесины лиственницы создают предпосылки для налаживания производства в промышленных масштабах для получения биофлавоноидов, не нанося какого-либо заметного ущерба природным ресурсам Магаданской области.

Библиографический список

1. Абаимов А.П. Лиственницы Гмелина и Каяндера / А.П. Абаимов, И.Ю. Коропачинский. - Новосибирск, 1984. - 121 с.
2. Бабкин В.А. Биологически активные вещества древесины лиственницы / В. А. Бабкин [и др.] // Химия в интересах устойчивого развития. - 2001. - Т. 9. - № 3. - С. 363-367.
3. Ваганов Е.А. Гистометрический анализ роста древесных растений / Е.А. Ваганова [и др.]. - Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1985. - 100 с.
4. Дылис Н.В. Лиственница Восточной Сибири и Дальнего Востока / Н.В. Дылис. - М., 1961. - 209 с.
5. Кречетова Н.В. Особенности плодоношения лиственницы даурской / Н.В. Кречетова. - Лесное хозяйство. - 1960. - № 11. - С. 42-43.
6. Кузнецова Е.Ф. Возможность получения арабиногалактана из лиственницы Каяндера (Larix cajanderi Mayr.) в условиях Крайнего Северо-Востока России / Е.Ф. Кузнецова // Научная молодежь - Северо- Востоку России : материалы V Межрегион. конф. молодых ученых (Магадан, 22-23 мая 2014 г.). - Магадан, 2014. - Вып. 5. - С. 70-73.
7. Поздняков Л.К. Даурская лиственница / Л.К. Поздняков. - М., 1975. - 312 с.

Вестник Северо-Восточного государственного университета
Магадан 2014. Выпуск 22

Категория: Естественные науки | Добавил: x5443x (17.05.2016)
Просмотров: 89 | Теги: лиственница | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016