Везде

RAS BiologyЛесоведение Forest Science

  • ISSN (Print) 0024-1148
  • ISSN (Online) 3034-5359

Resilience of Scots Pine Trees Against Droughts on Different Reproductive and Life Stages

You can
PII
S30345359S0024114825040039-1
DOI
10.7868/S3034535925040039
Publication type
Article
Status
Published
Authors
N.F. Kuznetsova
  • Affiliation: All-Russian Scientific Research Institute of Forest Genetics, Selection and Biotechnology
Volume/ Edition
Volume / Issue number 4
Pages
439-450
Abstract
The article presents data on the study of the drought resilience limits of Scots pine trees (Pinus sylvestris L.) in the south of the East European Plain in connection with changes in the forest-steppe climate and an increase in the number and intensity of droughts. It was shown that the rate of the global warming in the 20th century was 0.11°C/10 years, while in the 21st century it became 0.35°C/10 years. The objective of the study was to determine the drought resilience limits of the Scots pine trees on different life cycle stages in the forest-steppe zone of the East European Plain. The object of the study was the northern Kaluga and Ryazan, central Voronezh and southern Belgorod pine populations growing in the ecologically favourable territory of the forest-steppe zone of the Russian Plain. As a result of studying the pine response to 6 severe droughts (early 1991 and 2007, summer 2010 and 2020, late 2014 and 2020) and an 8-year heat wave (2007—2014), the threshold of resistance of the stages was determined, which, according to the descending vector, represent the following series: ontogenesis, sporogenesis, embryogenesis, gametogenesis. The cause for the poor harvest in 2012 was the cumulative effect of two droughts on the megasporogenesis processes (2010 — in the year of the megasporogenesis initiation, 2012 — in the year of fertilisation). The impact of the 1991 drought on early embryogenesis led to a 5-fold decrease in pine yield and overall lower seed viability. The weather stress of 2010 during late embryogenesis affected such vital indicators of the future plants as growth rate, phenotypic variability, and seasonal development rhythms. It caused mass death of 1-year-old seedlings and the appearance of many morphoses and developmental deviations in 2-year-old plants. Severe droughts in 2007, 2010, 2012, 2014 during the heat wave of 2007—2014 caused destabilization and transition of pine forests to a state of semi-nonequilibrium systems. The return of pine stands to a state of equilibrium continued for three optimal years.
Keywords
сосна обыкновенная лесостепная зона потепление климата этапы жизненного цикла засуха порог устойчивости
Date of publication
11.06.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
13

References

  1. 1. Акимов Л.М., Задарожная Т.Н., Особенности распределения трендов температуры воздуха на Европейской территории России и сопредельных государств // Вестник ВГУ. Сер.: География. Геоэкология. 2018. № 4. С. 5—14.
  2. 2. Белоусов  Л.В., Основы общей биологии, Москва: МГУ, 2005, 368 с.
  3. 3. Виноградова  В.В., Титкова  Т.Б., Черенкова  Е.А., Динамика увлажнения и теплообеспеченности в переходных ландшафтных зонах по спутниковым и метеорологическим данным в начале XXI в., Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2015, Т. 12, № 2, С. 162—172.
  4. 4. ГОСТ 13056.8-97 Семена деревьев и кустарников. Метод определения доброкачественности. Москва: Издательство стандартов, 1998.
  5. 5. Гостева  С.Р., Экологическая безопасность России и устойчивое развитие, Вестник Тамбовского государственного технического университета, 2010, Т. 16, № 3, С. 704—718.
  6. 6. Ефимов  Ю.П., Семенные плантации в селекции и семеноводстве сосны обыкновенной, Воронеж: Истоки, 2010, 252 с.
  7. 7. Козубов  Г.М., Тренин В.В., Тихова  М.А., Кондратьева В.П., Репродуктивные структуры голосеменных (сравнительное описание), Ленинград: Наука, 1982, 104 с.
  8. 8. Кузнецов  В.В., Дмитриева  Г.А., Физиология растений, Москва: Высшая школа, 2005, 737 с.
  9. 9. Кузнецова  Н.Ф., Репродуктивное развитие инициализации спорофита у Pinus sylvestris L., Цитология, 2002, Т. 44, № 2, С. 159—165.
  10. 10. Кузнецова  Н.Ф., Леса Среднерусской лесостепи как объект ex situ, Вестник Поволжского государственного технологического университета: Серия: Лес. Экология. Природопользование, 2020, № 4 (48), С. 10—21. DOI 10.25686/2306-2827.2020.4.10
  11. 11. Кузнецова  Н.Ф., Клушевская  Е.С., Аминева  Е.Ю., Высокопродуктивные сосновые леса в условиях меняющегося климата, Лесной журнал, 2021, Вып. 6, С. 9—23. DOI 10.37482/0536-1036-2021-6-9-23
  12. 12. Кузнецова  Н.Ф., Изменение климата и его влияние на жизненное состояние лесостепных популяций сосны обыкновенной Русской равнины, Лесохозяйственная информация, 2023а, № 2, С. 27—42. DOI 10.24419/LHI.2304-3083.2023.2.02
  13. 13. Кузнецова  Н.Ф., Генеративная сфера сосны обыкновенной как индикатор климатически детерминированной смены жизненных состояний популяций, Лесоведение, 2023б, № 2, С. 244—254. DOI 10.31857/S0024114823030063
  14. 14. Лукина  Н.В., Гераськина  А.П., Горнов  А.В. и др., Биоразнообразие и климаторегулирующие функции лесов: актуальные вопросы и перспективы исследований, Вопросы лесной науки, 2020, Т. 3, № 4, С. 1—90. DOI 10.31509/2658-607x‑2020-3-4-1-90
  15. 15. Молчанов  А.И., Влияние леса на окружающую среду, Москва: Наука, 1973, 359 с.
  16. 16. Муратова  Е.Н., Особенности мейоза сосны обыкновенной около северной границы её ареала, Онтогенез, 1995, Т. 26, № 2, С. 158—169.
  17. 17. Раутиан  А.С., О природе генотипа и наследственности, Журнал общей биологии, 1993, Т. 54, № 2, С. 132—149.
  18. 18. Романовский  М.Г., Продуктивность, устойчивость и биоразнообразие лесов Европейской России, Москва: МГУЛ, 2002, 92 с.
  19. 19. Самофал  С.А., Климатические расы обыкновенной сосны и роль их в организации семенного хозяйства СССР, Труды по лесному опытному делу, 1925, Вып. 1, С. 5—50.
  20. 20. Свинцова  В.С., Характер изменчивости признаков репродуктивной сферы Pinus sylvestris L. в условиях среднерусской лесостепи (Воронежская область): автореф. дисс. … канд. биол. наук: 03.00.05. Воронеж, 2002, 22 с.
  21. 21. Семихатова  О.А., Дыхание поддержания и адаптация растений, Физиология растений, 1995, Т. 42, № 2, С. 312—319.
  22. 22. Третьякова  Е.П., Теория организации, Москва: КНОРУС, 2014, 224 с.
  23. 23. Чудинова  Л.А., Орлова  Н.В., Физиология устойчивости растений, Пермь: Перм. ун-т, 2006, 124 с.
  24. 24. Шведенко  А.З., Щепашенко  Д.Г., Краскнер  Ф., Онучин  А.А., Переход к устойчивому управлению лесами России: теоретико-методические предпосылки, Сибирский лесной журнал, 2017, № 6, С. 3—25. DOI 10.15372/SJFS20170601
  25. 25. Яковлев  А.В., О влиянии низких температур на микроспорогенез сосны обыкновенной, Лесоведение, 1978, № 6, С. 51—55.
  26. 26. Anderegg  W.R.L., Schwalm C., Biondi F. et al., Pervasive drought legacies in forest ecosystems and their implications for carbon cycle models, Science, 2015, Vol. 349, No. 6247, pp. 2068—2074. https://doi.org/10.1126/science.aab1833
  27. 27. Arnholdt-Schmitt  B., Stress-induced cell reprogramming: a role for global genome regulation?, Plant Physiology, 2004, Vol. 136, pp. 2579—2586. DOI 10.1104/pp.104.042531
  28. 28. Bose  A.K., Gessler  A., Bolte  A. et al., Growth and resilience responses of Scots pine to extreme droughts across Europe depend on pre-drought growth conditions, Global Change Biology, 2020, Vol. 26, No. 8, pp. 4521—4537.
  29. 29. Easterling  D.R., Meehl  G.A., Parmesan  C. et al., Climate extremes: observations, modeling, and impacts, Science, 2000, Vol. 289, pp. 2068—2074. DOI 10.1126/science.289.5487.2068
  30. 30. Evstigneev  O.I., Korotkov  N.V., Ontogenetic stages of trees: an overview, Russian Journal of Ecosystem Ecology, 2016, Vol. 1 (2), pp. 1—31. DOI 10.21685/2500-0578-2016-2-1
  31. 31. Hansen  M.C., Potapov  P.V., Moore  R.M. et al., High-resolution global map of 21st-century forest cover change, Science, 2013, Vol. 342, pp. 850—853. DOI: 10.1126/science.1244693
  32. 32. IPCC, 2023, Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Core Writing Team, H. Lee and J. Romero (eds.)). IPCC, Geneva, Switzerland, pp. 35—115.
  33. 33. Kijowska-Oberc  J., Staszak A.М., Kaminski  J. et al., Adaptation of forest trees to rapidly changing climate, Forests, 2020, Vol. 2, No. 11, pp. 123—147. https://doi.org/10.3390/f11020123
  34. 34. Kuznetsova  N.F., Self-Fertility in Scots Pine as a System for Regulating Close Relationships and Species Survival in an Adverse Environment, In: Advances in Genetic Research, 2012, New York, Vol. 9, pp. 83—106.
  35. 35. Kuznetsova  N.F., Semenov  М.А., Sautkina  M.Yu., Pine forests of East European plain: distribution trends, functions and development problems, In: Pinus: growth, distribution and uses, New York: Nova Science Publ., 2019, pp. 1—47.
  36. 36. Lepton  T.C., Held H., Kriegler E. et al., Tipping elements in the Earth's Climate System, PNAS, 2008, Vol. 105, No. 6, pp. 1786—1793. https://doi.org/10.1073/pnas.0705414105
  37. 37. Sarvas  R., Investigations on the annual cycle of development of forest trees. Active period, Commun. Inst. For. Fenn., 1973, Vol. 76, No. 3, pp. 1—110.
  38. 38. Singh  H., Embryology of Gymnosperms, Berlin, Stuttgart, 1978, 302 p.
  39. 39. Smith  M.D., The ecological role of climate extremes: current understandings and future prospects, Ecology, 2011, Vol. 330, No. 6006, pp. 651—655. https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2011.01833.x
  40. 40. Williams  C.G., Conifer reproductive biology, Berlin: Springer, 2009, 172 p.
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library