Углекислотный газообмен древесных растений в урбанизированных экосистемах

В условиях увеличения содержания углекислого газа в атмосфере изучение всех составляющих углеродного баланса в биосфере является актуальным. В статье представлены результаты исследований углекислотного газообмена хвои ели европейской (Picea abies L.) и псевдотсуги Мензиса (Pseudotsuga menziesii L.) в урбанизированной среде (на примере Москвы). Установлено, что осеннее потепление в 2018 г. способствовало продлению периода поглощения углекислого газа хвойными деревьями. Путем анализа влияния факторов внешней среды на фотосинтетическую активность хвои выявлено, что интенсивность фотосинтеза определялась только уровнем освещенности. Повышение температуры атмосферного воздуха в полуденные часы не влияло на интенсивность фотосинтеза, что, вероятно, связано с адаптацией растений к низким температурам воздуха в ночные и утренние часы. На основе регрессионного анализа определено, что зависимость ассимиляции СО₂ от освещенности имела вид логарифмической кривой (коэффициент достоверности аппроксимации R² равен 0,8). Выявлена видовая специфичность реакции фотосинтеза хвойных деревьев на экологические условия в осенний период: наибольшей устойчивостью к факторам внешней среды обладала ель европейская, фотосинтетическая активность которой была в 1,4 раза выше по сравнению с псевдотсугой Мензиса. Согласно расчетам, величина ассимиляции СО₂ у ели европейской и псевдотсуги Мензиса превышала уровень светового дыхания соответственно в 3,6 и 2,7 раза, что свидетельствует о положительном углекислотном газообмене и существенной роли хвойных деревьев в регулировании углеродного баланса урбанизированной экосистемы.

1. Endreny T., Santagata R., Perna A., De Stefano C, Rallo R.F., Ulgiati S. Implementing and managing urban forests: A much needed conservation strategy to increase ecosystem services and urban wellbeing // Ecol. Model. 2017. Vol. 360. Р. 328-335.

2. Hamada S, Ohta T. Seasonal variations in the cooling effect of urban green areas on surrounding urban areas // Urban For. Urban Green. 2010. Vol.9. N 1. Р. 15-24.

3. Baro F, Chaparro L, Gomez-Baggethun E, Langemeyer J, Nowak D.J., Terradas J. Contribution of ecosystem services to air quality and climate change mitigation policies: the case of urban forests in Barcelona, Spain // Ambio. 2014. Vol. 43. N 4. Р. 466-479.

4. Na H.R., Heisler G.M., Nowak D.J., Grant R.H. Modeling of urban trees’ effects on reducing human exposure to UV radiation in Seoul, Korea // Urban For. Urban Green. 2014. Vol. 13. N 4. Р. 785-792.

5. Long S.P., Ainsworth E.A., Rogers A., Ort D.R. Rising atmospheric carbon dioxide: plants FACE the future // Annu. Rev. Plant Biol. 2004. Vol. 55. Р. 591-628.

6. Nowak D.J., Stevens J.C., Sisinni S.M., Luley C.J. Effects of urban tree management and species selection on atmospheric carbon dioxide // J. Arboric. 2002. Vol. 28. N 3. Р. 113-122.

7. Yang J., McBride J., Zhou J., Sun Z. The urban forest in Beijing and its role in air pollution reduction // Urban For. Urban Green. 2005. Vol. 3. N 2. P. 65-78.

8. Yuzbekov A.K., Zamolodchikov D.G., Ivashchenko A.I. Spruce fir photosynthesis in the forest ecosystems of the Log Tayezhnyi test area // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2014. Vol. 69. N 4. P. 169-172.

9. Chang C.Y., Frechette E., Unda F., Mansfield S.D., Ensminger I. Elevated temperature and CO2 stimulate late-season photosynthesis but impair cold hardening in Pine // Plant Physiol. 2016. Vol. 172. N 2. Р. 802-818.

10. Lundmark T., Bergh J., Strand M., Koppel A. Seasonal variation of maximum photochemical efficiency in boreal Norway spruce stands // Trees. 1998. Vol. 13. N 2. P. 63-67.

11. Hadley J.L. Effect of daily minimum temperature on photosynthesis in Eastern hemlock (Tsuga canadensis L.) in autumn and winter // Arct. Antarct. Alp. Res. 2000. Vol. 32. N 4. Р. 368-374.

12. Stinziano J.R., Huner N.P.А., Way D.A. Warming delays autumn declines in photosynthetic capacity in a boreal conifer, Norway spruce (Picea abies) // Tree Physiol. 2015. Vol. 35. N 12. P. 1303-1313.