Введение к работе
Актуальность темы исследования. Условия экологического стресса оказывают значительное влияние на состояние лесных древесных видов, их реакцию и адаптацию («Лесные экосистемы...», 1990; Судачкова, 1998; Фуксман, 1999; Аникеев и др., 2000; Павлов, Миронов, 2003; Carter, 1996; Forest dynamics... 2000). Первичпым фактором, контролирующим распространение организмов по отношению к любому другому фактору, является климат (Чмора, Мокроносов, 1994; Rehfeldt et al., 2003 и др.). На фоне климатических изменений, наблюдаемых в последние десятилетия, изменяются условия существования видов, происходит выработка у них адаптивных свойств, что отражается на структурно-функциональных свойствах живых организмов (Чмора, Мокроносов, 1994; Аникеев и др., 2000; Третьякова и др., 2004 и др.). Другим стрессовым фактором является техногенное загрязнение, вследствие чего остро встают проблемы сохранения и восстановления хвойных лесов в загрязненных районах, особенно вблизи крупных городов.
Сосну обыкновенную (Pirats sylvestris L.), один из основных видов-лесообразователей Сибири, широко используют в качестве тест-объекта техногенного загрязнения. Проводятся исследования морфологических признаков («Лесные экосистемы...», 1990; Аникеев и др., 2000 и др.), физиолого-биохимических процессов (Фуксман и др., 1997; Фуксман, 1999; Бучельников, 1998; Григорьев и др., 2001; Фомин и др., 2001), цитогенетических характеристик (Калаев, 2000; Шафикова, Калашник, 2000), показателей генеративной сферы (Keller, Beda, 1984; Федорков, 1999; Аникеев и др., 2000; Осколков, Воронин, 2003). Изучение особенностей реакции репродуктивных органов сосны обыкновенной в условиях изменившегося климата и влияния на них воздушных поллютантов до сих пор не проводилось. Между тем, исследование репродуктивного процесса у сосны на фоне погодно-климатических изменений позволяет оценить состояние сосновых древостоев и прогнозировать их развитие в будущем.
Цель работы: исследование репродуктивного процесса сосны обыкновенной в районе техногенного загрязнения на фоне погодно-климатического фактора.
Задачи исследования:
-
Провести оценку сосны обыкновенной в районе техногенного загрязнения по показателям жизненного состояния древостоев, морфоструктуры кроны и сексуализации побегов.
-
Исследовать структурно-функциональные свойства мужских генеративных органов сосны обыкновенной в условиях стресса под действием климатического фактора и техногенного загрязнения in vivo и в культуре in vitro.
-
Изучить структуру урожая женских шишек и качество семян сосны обыкновенной в техногенных районах.
Научная новизна.
впервые в условиях Сибири проведена оценка жизнеспособности сосны обыкновенной по показателям морфоструктуры кроны и сексуализации побегов в условиях экологического стресса;
изучена реакция генеративной сферы сосны обыкновенной на техногенное загрязнение на фоне изменения погодно-климатических условий;
впервые показана специфика прорастания пыльцевого зерна у сосны обыкновенной, проведено тестирование жизнеспособности пыльцы методом культуры ткани in vitro и получены андрогенный каллус и эмбриоиды;
показана перспектива существования сосны в условиях экологического стресса.
Практическая значимость. Полученные данные по исследованию особенностей морфоструктуры кроны и сексуализации деревьев, а также анализу репродуктивного процесса у сосны обыкновенной в условиях экологического стресса представляют интерес для оценки состояния древостоев и прогноза их урожаев. Экспериментальные данные используются в учебном процессе агрономического и эколого-биотехнологического факультета КрасГАУ.
Положения, выдвигаемые на защиту.
-
Погодно-климатический фактор оказал влияние на запуск микроспорогенеза, развитие и созревание мужского гаметофита, и структуру урожая женских шишек.
-
Структурно-функциональные изменения мужских генеративных органов сосны обыкновенной являются следствием неспецифической реакции на экологический стресс (техногенное загрязнение, погодно-климатические условия).
Апробация работы. Материалы, составляющие основу диссертации, были представлены на 2я" Всерос. научно-практ. конф. «Проблемы экологии и развития городов» (Красноярск, СибТТУ, 2001); Intern, conf. «Environment of Siberia, the Far Fast and the Arctic» (ESFEA) Tomsk, 2001; Междунар. конф. «Классификация и динамика лесов Дальнего Востока» (Владивосток, 2001); междунар. конф. «Биологические ресурсы и устойчивое развитие» (Пушино, 2001); на совещании «Лесные стационарные исследования: методы, результаты, перспективы» (Москва, 2001); на Междунар. симпоз. «Концепция гомеостаза: теоретические, экспериментальные и прикладные аспекты (Красноярск, 2001); П Междунар. конф. по анатомии и морфол. растен. (СПб., 2002); VII Intern, conf. "The biology of plant cells in vitro and biotechnology" (Saratov, 2003); на XI съезде Рус. бот. об-ва (Новосибирск, 2003); на V съезде об-ва физиол. раст. России и Междунар. конф. «Физиология растений - основа фитобиотехнологии» (Пенза, 2003); Всерос. конф., посвящ. 60-лет. ИЛ им. В.Н. Сукачева СО РАН и 70-лет. образ. Красноярского края (Красноярск, 2004); Междунар. конф. «Научные основы сохранения водосборных . бассейнов: Междисциплинарные подходы к управлетпв^|5чррдн. ресурсами» (Улан-Удэ, 2004); Третья Междунар. »<('"***
научн.-практ. конф. «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (Барнаул, 2004); Ш Междунар. конф. «Проблема вида и видообразования» (Томск, 2004); Междунар. конф. «Ритмы и катастрофы в растительном покрове Дальнего Востока» (Владивосток, 2004); на Третьем съезде ВОГиС «Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития» (Москва, 2004).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 работ, в т. ч. две статьи в центральной печати. В настоящий момент три статьи находятся в печати.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 166 страницах печатного текста и состоит из введения, 3 глав, обсуждения, выводов, 16 таблиц и 52 рисунков, 239 библиографических источников, из них 47 на иностранных языках.
