Епігейні мохоподібні лісових екосистем, особливості їх водного обміну та продуктивності залежно від екологічних умов місцевиростань
DOI:
https://doi.org/10.32999/ksu1990-553X/2023-19-2-3Ключові слова:
мохи, водоутримуюча здатність, пігментний комплекс, хлорофільний індекс.Анотація
Проаналізовано видове різноманіття епігейних мохоподібних у лісових екосистемах Українського Розточчя та встановлено відмінності їх водного обміну і продуктивності залежно від умов локалітетів. Всього в епігейних угрупованнях визначено 48 видів мохоподібних, з них найбільшу кількість (33 види мохів та 2 види печіночників) – у зоні повного заповідання старовікових лісів. Збільшення кількості видів ксероморфних рудералів та поселенців у складі лісових мезоморфних угруповань є показником ступеня порушення лісових екосистем як природними, так і антропогенними чинниками. Стабільніші умови водного режиму і більший вміст вологи визначено у мохових рослинах та у ґрунті під ними на території букових старовікових лісів й насаджень сосни звичайної, порівняно з ділянками стаціонарної рекреації. Результати досліджень свідчать, що мохи лісових екосистем мали досить високий вміст хлорофілів та низькі показники (1,48–2,17) співвідношення Хл a/b, що вказує не лише на їх тіньовитривалість, а й на більшу адаптованість до широкого діапазону освітлення. Для домінантних лісових видів родини Polytrichaceae були зафіксовані найбільші показники фітомаси і фотосинтетичної продуктивності. У старовікових лісах фітомаса цих видів залежно від умов локалітетів досягала 337,55–784,57 г/м2, показники вмісту хлорофілів a+b змінювались в межах 3,82–4,61 мг/г маси сухої речовини, XI становив 1,27–7,87 г/м2. Дещо менші показники фітомаси (584,86–784,57 г/м2) визначено для субдомінантних видів роду Plagiomnium, показники вмісту хлорофілів a+b у яких становили 3,18–3,73 мг/г маси сухої речовини, а XI – 1,86–2,93 г/м2. На порушених ділянках для низькодернинних синузій мохів-поселенців і сланево-плетивних синузій за участю печіночників установлено невеликі показники наземної фітомаси асимілюючих пагонів (428,11–726,79 г/м2) та фотосинтетичної продуктивності (0,39–0,80 г/м2). Показники первинної продуктивності свідчать, що здатність бріофітного покриву до зв'язування атмосферного вуглецю має індикаційне значення для оцінки стану і функціональних особливостей лісових екосистем та залежить від видового складу бріосинузій, показників їх фітомаси, вмісту хлорофілів у різних умовах локалітетів.
Посилання
Ah-Peng, C., Cardoso, A.W., Flores, O., West, A., Wilding, N., Strasberg, D. & Hedderson, T.A. (2017). The role of epiphytic bryophytes in interception, storage, and the regulated release of atmospheric moisture in a tropical montane cloud forest. Journal of Hydrology 548: 665–673. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2017.03.043
Anishchenko, L.N. (2009). Bioraznoobrazie mokhovoho pokrova i perspektivy eho ispolzovanya v fitoindykatsii ecosystem raiona hvoyno-shyrokolistvennyh lesov evropeiskoi chasty Rossiyskoy Federatsiy. DSc thesis. Bryansk: Bryanskiy Gosudarstvennyy Universitet im. ak. I.G.Petrovskogo. (In Russian)
Arynushkyna, E.V. (1970). Rukovodstvo po khymycheskomu analyzu pochv. M.: MHU, 488 s. (in Russian)
Babenko, L.M. & Kosakivska, I.V. (2017). Peculiarities of the chloroplast pigment composition and ultrastruc-ture of different plant taxa. Fiziolia rasteniy i genetica 49(1): 25–35. (in Ukrainian)
Bachuryna, H.F. & Melnychuk, V.M. (1987). Flora mokhiv Ukrainskoi RSR. Vyp. 1. K.: Naukova dumka. 180 s. (in Ukrainian)
Bachuryna, H.F. & Melnychuk, V.M. (1988). Flora mokhiv Ukrainskoi RSR. Vyp. 2. K.: Naukova dumka. 179 s. (in Ukrainian)
Bachuryna, H.F. & Melnychuk, V.M. (1989). Flora mokhiv Ukrainskoi RSR. Vyp. 3. K.: Naukova dumka. 176 s. (in Ukrainian)
Bachuryna, H.F. & Melnychuk, V.M. (2003). Flora mokhiv Ukrainy. Vyp. 4. K.: Akademperiodyka. 255 s. (in Ukrainian)
Cornelissen, J.H.C., Lang, S.I., Soudzilovskaia N.A. & During, H.J. (2007). Comparative Cryptogam Ecology: A Review of Bryophyte and Lichen Traits that Drive Biogeochemistry. Annals of Botany 99(5): 987–1001. https://doi.org/10.1093/aob/mcm030 Eldridge, D.J., Delgado-Baquerizo, M., Quero, J.L., Ochoa, V., Gozalo, B., García-Palacios, P., Escolar, C., García-Gómez, M., Prina, A., Bowker, M.A., Bran, D.E., Castro, I., Cea, A., Derak, M., Espinosa, C.I., Florentino, A., Gaitán, J.J., Gatica, G., Gómez-González, S., Ghiloufi, W., Gutierrez, J.R., Gusmán-Montalván, E., Hernández, R.M., Hughes, F.M., Muiño, W., Monerris, J., Ospina, A., Ramírez, D.A., Ribas-Fernández, Y.A., Romão, R.I., Torres-Díaz, C., Koen, T.B. & Maestre, F.T. (2020a). Surface indicators are correlated with soil multifunctionality in global drylands. Journal of Applied Ecology 57(2): 424–435. https://doi.org/10.1111/1365-2664.13540 Eldridge, D.J., Reed, S.C., Travers, S.K., Bowker, M.A., Maestre, F.T., Ding, J., Havrilla, C., Rodriguez-Caballero, E., Barger, N., Weber, B., Antoninka, A., Belnap, J., Chaudhary, B., Faist, A., Ferrenberg, S., Huber-Sannwald, E., Issa, O.M. & Zhao, Y. (2020b). The pervasive and multifaceted influence of biocrusts on water in the world's drylands. Global Change Biology 26(10): 1–12. https://doi.org/10.1111/gcb.15232
Elumeeva, T.G., Soudzilovskaia, N.A., During, H.J. & Cornelissen, J.H. (2011). The importance of colony structure versus shoot morphology for the water balance of 22 subarctic bryophyte species. Journal of Vegetation Science 22: 152–164. https://www.jstor.org/stable/41059630
Glime, J.M. (2019). Bryophyte ecology. Vol. 1. Physiological ecology. Ebook sponsored by Michigan Techno-logical University and the International Association of Bryologists. Website: http://digitalcommons.mtu.edu/bryop hyte-ecology1/ [accessed 7 January 2019]. Grigoryuk, I.A., Tkachev, V.I., Savinskiy S.V. & Musienko, N.N. (2003). Sovremennyie metody issledovaniya i otsenki zasuho- i zharoustoychivosti rasteniy. K.: Naukovy Svit. 139 s. (In Russian)
Gusev, N.A. & Kinaeva, L.S. (1978). O fiziologicheskom znachenii i sovremennyih metodah issledovaniya vodoobmena i sostoyaniya vodyi v rasteniyah. Fiziologiya i biohimiya kulturnyih rasteniy 10(1): 113–123. (in Russian)
Hanson, D.T. & Rice, S.K. (2014). Photosynthesis in Bryophytes and Early Land Plants. E-Book Springe. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6988-5
Hodgetts, N.G., Söderström, L., Blockeel, T.L., Caspari, S., Ignatov, M.S., Konstantinova, N.A., Lockhart, N., Papp, B., Schröck, C., Sim-Sim, M., Bell, D., Bell, N.E., Blom, H.H., Bruggeman-Nannenga, M.A., Brugués, M., Enroth, J., Flatberg, K.I., Garilleti, R., Hedenäs, L., Holyoak, D.T., Hugonnot, V., Kariyawasam, I., Köckinger, H., Kučera, J., Lara, F. & Porley, R.D. (2020). An annotated checklist of bryophytes of Europe, Macaronesia and Cyprus. Journal of Bryology 42(1): 1–116. https://doi.org/10.1080/03736687.2019.1694329
Ignatov, M.S. & Ignatova E.A. (2003). Moss flora of the Middle European Russia. Vol. 1: Sphagnaceae – Hedwigiaceae. Moscow: KMK, 608 s. (In Russian)
Ignatov, M.S. & Ignatova, E.A. (2004). Moss flora of the Middle European Russia. Vol. 2: Fontinalaceae – Amblistegiaceae. Moscow: KMK, 335 s. (in Russian) Ipatov, V.S. & Tarhova, T.N. (1982). Mikroklimat mohovyh i lishaynikovyh sinuziy v sosnyake zelenomoshno-lishaynikovom. Ekologiya 4: 27.
Kyyak, N. (2013). Photosynthetic activity of the mosses on the devastated territories of sulphur extraction. Visnyk of the Lviv University. Series Biology 62: 170–179. (in Ukrainian)
Lobachevska, O.V. (2014). Bryophytes as a model for the study of ecophysiological adaptation to environmental conditions. Chornomorski Botanical Journal 10(1): 48–60. (in Ukrainian) http://dx.doi.org/10.14255/2308-9628/14.101/6
Lobachevska, O.V., Kyyak, N.Y. & Rabyk I.V. (2019). Ecological and physiological eculiarities of bryophytes on a post-technogenic salinized territory. Biosystems Diversity 27(4): 342–348.
Malenovský, Z., Turnbull, J.D., Lucieer, A. & Robinson, S.A. (2015). Antarctic moss stress assessment based on chlorophyll content and leaf density retrieved from imaging spectroscopy data. New Phytology 208(2): 608–624. https://doi.org/10.1111/nph.13524
Michel, P., Payton, I.J., Lee, W.G. & During H.J. (2013). Impact of disturbance on above-ground water storage capacity of bryophytes in New Zealand indigenous tussock grassland ecosystems. New Zealand Journal of Ecology 37(1): 114–126. Mineev, V.G. (1989). Praktikum po agrohimii. Moskva: izd-vo MGU, 304 s. (in Russian)
Mölder, A., Schmid,t M., Schönfelder, E., Engel, F. & Schulz, F. (2015). Bryophytes as indicators of ancient woodlands in Schleswig-Holstein (Northern Germany). Ecological Indicators 54: 12–30. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2015.01.044
Mosyakin. S. & Fedoronchuk, M. (1999). Vascular plants of Ukraine. A nomenclatural checklist. Kiev, 345 p. https://doi.org/10.13140/2.1.2985.0409 Musienko, M.M., Parshikova, T.V. & Slavnyiy, P.S. (2001). Spektrofotometricheskie metody v praktike fiziologii, biohimii i ekologii rasteniy. K.: Fitosotsiotsentr, 200 s. (in Russian)
Oishi, Y. (2018). Evaluationof the water-Storage Capacity of Bryophytes along an Altitudinal gradient from Temperature Forests to the Alpine Zone. Forests 9(7): 433. https://doi.org/10.3390/f9070433
Polchyna, S.M. (1991). Metodychni rekomendatsii do laboratornykh i praktychnykh robit z gruntoznavstva. Chernivtsi: ChDU, 60 s. (in Ukrainian)
Porada, P., Ekici, A. & Beer, C. (2016). Effects of bryophyte and lichen cover on permafrost soil temperature at large scale. The Cryosphere 10: 2291–2315. https://doi.org/10.5194/tc-10-2291-2016
Porada, P., Van Stan, J.T. & Kleidon, A. (2018). Significant contribution of non-vascular vegetation to global rainfall interception. Nature Geoscience 11(8): 563–567. https://doi.org/10.1038/s41561-018-0176-7
Proctor, M.C.F. (2000). Mosses and alternative adaptation to life on land. New Phytologist 148(1): 1–6.
Proctor, M.C.F. (2009). Physiological ecology.In: Bryophyte Biology. Eds. B. Goffinet, A.J. Shaw, Cambridge: Cambridge Univer. Press: 237–268. Shmakova, N.Yu. & Kudryavtseva, O.V. (2002) Sravnitelnaya otsenka listovogo i hlorofilnogo indeksov dlya opredeleniya godichnoy produktsii organicheskogo veschestva v soobschestvah gornoy tundry i Hibin. Botanical zhurnal 87(3): 85–97. (In Russian) Shmakova, N.Yu., Lukyanova, L.M., Bulyicheva, T.M. & Kudryavtseva O.V. (2006) Produktsionnyiy protsess v soobschestvah gornoy tundryi Hibin. Apatityi. 125 s. (in Russian)
Syvash, O.O., Mykhaylenko, N.F. & Zolotareva, E.K. (2018). Variation of chlorophyll a to b ratio at adapitation of plants to external factors. The bulletin of Kharkiv National agrarian university. Series Biology 3(45): 49–73. (in Ukrainian)
Tao, Y. & Zhang Y.M. (2012). Effects of leaf hair points of a desert moss on water retention and dew formation:Implications for desiccation tolerance. Journal Plant Research 125(3): 351–360. https://doi.org/10.1007/s10265-011-0449-3 Thielen, S.M., Gall, C., Ebner, M., Nebel, M., Scholten, T. & Seitz, S. (2021). Water’s path from moss to soil: A multi-methodological study on water absorption and evaporation of soil-moss combinations. Journal of Hydrology and Hydromechanics 69(4): 421–435. https://doi.org/10.2478/johh-2021-0021 Trofimets, V.I. & Ipatov, V.S. (1990). Sredoobrazuyuschaya rol lishaynikovogo i mohovogo pokrovov v suhih sosnyakah. Botanical zhurnal 75(8): 1102–1108. (in Russian) Tuzhilkina, V.V. & Bobkova, K.S. (2010). Hlorofillnyiy indeks v fitotsenozah korennyih elnikov Evropeyskogo Severo-Vostoka. Lesnoy zhurnal 2: 17–23.(in Russian)
Van Tooren, B.F., Ode, B., During, H.J. & Bobbink, R. (1990). Regeneration of species richness in the bryophyte layer of Dutch chalk grasslands. Lindbergia 16: 153–160.
Van Zuijlen, K., Roos, R.E., Klanderud, K., Lang, S.I. & Asplund, J. (2020). Mat-forming lichens affect micro-climate and litter decomposition by different mechanisms. Fungal Ecology 44: 100905. https://doi.org/10.1016/j.funeco.2019.100905
Xiao, B. & Bowker, M.A. (2020). Moss-biocrusts strongly decrease soil surface albedo, altering land-surface energy balance in a dryland ecosystem. Science of the Total Environment 741: 140425. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140425
Xiao, B., Ma, S. & Hu, K. (2019). Moss biocrusts regulate surface soil thermal properties and generate buffering effects on soil temperature dynamics in dryland ecosystem. Geoderma 351: 9–24. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.05.017
