Г. Биохимический состав сухостепной растительности. В Забайкалье, в суровых условиях криоаридного климата, при ярко выраженной сухости воздуха и почв, пониженном температурном режиме окружающей среды и постоянном воздействии большого запаса почвенного холода растительность как фактор почвообразования сложилась уникальным образом из-за своей особенности приспособления к нему на протяжении многовековой эволюции как по морфологии, так и по химическому составу. В растительном покрове большинство растений относится к группе ксерофитов, которые сформировались и функционируют в условиях длительной сезонной мерзлоты.
Такие экстремальные условия определяют специфику всех биологических процессов. Обитая при высоких амплитудах суточных и сезонных температур, растения формируют своеобразные адаптивные характеристики биохимического состава.
Биомолекулы можно разделить на четыре основные категории, к которым относятся липиды, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты. Эти жизненно важные молекулы необходимы для жизни всех живых организмов, а липиды растений, в частности, играют ключевую роль в процессах роста, размножения и фотосинтеза (Wallis et al., 2002). Более того, они оказывают непосредственное влияние на ценность некоторых растений как пищевого сырья.
Органические соединения, не имеющие единой химической характеристики, т.е. липиды, обладают чувствительной реакцией на изменения внешних условий. Они служат источником энергии для микроорганизмов, присутствующих в почве, и могут быть использованы для определения уровня биохимической активности почв. Липиды оказывают влияние на водный и питательный режимы почвы. Они часто используют для оценки состава растительности и для изучения оборота и происхождения органического вещества (Feng et al., 2010). Количество липидов может различаться в зависимости от типа почвы.
Так, содержание липидов в надземной целинной растительности составило 4.5%, в залежной - 4.8%, в агроценозе яровой пшеницы - 1.8% (табл. 2). В корнях общее накопление липидов оказалось больше на целине и залежи - 4.9% и 5.1% соответственно, а на пашне составило всего 1.6%.
Лигнин относится к числу наиболее распространенных ароматических биополимеров, присутствующих в растительности. Ежегодно на нашей планете в процессе биосинтеза образуется около 30-40 миллиардов тонн лигнина. Ароматические производные этого вещества обнаружены во всех наземных растениях. Изменения в структуре лигнина могут происходить под воздействием внешних факторов или в результате онтогенетических и филогенетических процессов, направленных на повышение его эффективности и способности защищать растения от низких температур, а также от других стрессов. Его уникальность заключается во множестве структурных единиц, а также в ряде связей, которые их соединяют (Karmanov et al., 2010).
В таблице 2 показано, что содержание лигнина в верхней части целинной растительности составляет от 33.9 до 35.9, на залежных землях - 37.5, а в агроценозе с яровой пшеницей его значения ниже - 25.2-28.7. Корни, благодаря своей способности к накапливанию, содержат больше лигнина, чем надземная масса.
Уровень протеинов в растениях, произрастающих на почвах сухой степи, довольно высок на целине и залежи, но при использовании в сельском хозяйстве снижается.
Выводы
В Забайкалье, где климат засушливый и холодный, растениям приходится справляться со стрессом. Это приводит к развитию защитных механизмов и метаболическим изменениям, таким как увеличение содержания липидов и фенолов лигнина. Определено, что продуктивность в сухостепной растительности низкая и зависит от того, сколько влаги доступно в течение вегетационного периода. Выявлено, что исследуемые почвы содержат достаточно высокое содержание лигнина и липидов по сравнению с почвами ЕЧР. Целинные и залежные каштановые почвы накапливают большую концентрацию общих липидов и лигнина по сравнению с пахотными почвами. Это означает, что целинные и залежные земли связывают углерод и выводят его из круговорота за разный период времени, образуя резервуар органического углерода.
Следует отметить, что видовой состав сухостепной растительности Забайкалья намного беднее растительности Дагестана, Казахстана и Северного Прикаспия, что связано с климатическими особенностями, а также с физико-химическими характеристиками каштановых почв.
Элементный состав растительности показал, что содержание углерода больше в подземной массе на целине и залежи, тогда как на пашне углерода больше в надземной массе. Картина накопления азота аналогична распределению углерода в растении.
Список литературы
1. Агроклиматические ресурсы ДАССР. 1975. Л.: Гирометеоиздат. 112 с.
2. Агроклиматические ресурсы Северо-Казахстанской области: научно-прикладной справочник. 2017. Астана. 125 с.
3. Агроклиматический справочник по Калмыцкой АССР. 1961. Л.: Гидрометеоиздат. 152 с.
4. Базилевич Н.И., Титлянова А.А. 2008. Биотический круговорот на пяти континентах: азот и зольные элементы в природных наземных экосистемах. Новосибирск. 376 с.
5. Бойков Т.Г., Харитонов Ю.Д., Рупышев Ю.А. 2002. Степи Забайкалья. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН. 230 с.
6. Волковинцер В.И. 1978. Степные криоаридные почвы. Новосибирск: Наука. 208 с.
7. Гамзиков Г.П. 2009. Агрохимические свойства сибирских почв и приемы их регулирования // Агрохимические свойства сибирских почв и приемы их регулирования: IV Сибирские агрохимические Прянишниковские чтения, г. Иркутск, 16-21 июля 2007 г. Новосибирск. С. 11-23.
8. Гасанов Г.Н., Асварова Т.А., Гаджиев К.М., Ахмедова З.Н., Абдулаева А.С., Баширов Р.Р., Султанахмедов М.С. 2014. Теоретически возможная и практически реализуемая по условиям влагообеспеченности и засоленности продуктивность светло-каштановой почвы Северо-западного Прикаспия (на примере Кочубейской биосферной станции ПИБР ДНЦ РАН) // Юг России: экология, развитие. № 2. С. 130-138
9. Горошко О.А. 2010. Традиционное скотоводство и экологические проблемы трансграничной Даурии в условиях многолетних засух // Социально-эколого-экономические проблемы развития приграничных регионов России-Китая-Монголии: материалы научно-практической конференции. Чита: Экспресс-издательство. С. 22-26.
10. Давыдова Н.Д. 2014. Динамика показателей степных геосистем Юго-Восточного Забайкалья в условиях глобальных изменений климата // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. № 4. С. 120-125.
11. Давыдова Н.Д. 2020. Состояние озер Онон-Аргунского междуречья в условиях меняющегося климата // География и природные ресурсы. № 5. С. 147-153.
12. Давыдова Н.Д. 2022. Изменения в компонентах степных геосистем юго-восточного Забайкалья в условиях потепления климата // Аридные экосистемы. Т. 28 № 1 (90). С. 3-10. [Davydova N.D. 2022. Change in the Components of Steppe Geosystems in the Southwestern Transbaikal Region with Climate Warming // Arid Ecosystems. Vol. 12. No. 1. P. 1-7.]
13. Ермаков А.И. 1972. Методы биохимического исследования растений. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Колос. 456 с.
14. Замана Л.В. 2010. Соленые озера Забайкалья как индикаторы климатических изменений в северо-восточном секторе Центральной Азии // Социально-эколого-экономические проблемы развития приграничных регионов России-Китая-Монголии: материалы научно-практической конференции. Чита: Экспресс- издательство. С. 22-26.
15. Иванов Л.А., Иванова Л.А., Рончина Д.А. 2010. Зональные изменения структурно-функциональных параметров листьев растений Монголии // Ecological Consequences of Biosphere Processes in the Ecotone Zone of Southern Siberia and Central Asia: Proceeding of the International Conference. Oral Reports. Ulaanbaatar: Bembi san Publishing House. Vol. 1. P. 127-129.
16. Ишигенов И.А. 1972. Агрохимическая характеристика почв Бурятии. Улан-Удэ: Бурятское книжное издательство. 210 с.
17. Когут Б.М. 2012. Оценка содержания гумуса в пахотных почвах России // Почвоведение. № 9. С. 944-952.
18. Кононова М.М. 1963. Органическое вещество почвы. М: Изд-во АН СССР. 314 с.
19. Куликов А.И., Убугунов Л.Л., Мангатаев А.Ц. 2014. О глобальном изменении климата и его экосистемных следствиях // Аридные экосистемы. Т. 20. № 3 (60). С. 45-13 [Kulikov А.I., Ubugunov L.L., Mangataev А.Т. 2014. Global climate change and its impact on ecosystems // Arid Ecosystems. Vol. 4. No. 3. P. 135-141.]
20. Меркушева М.Г., Убугунов Л.Л., Корсунов В.М. 2006. Биопродуктивность почв сенокосов и пастбищ сухостепной зоны Забайкалья. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН. 515 с.
21. Наумов В.Д. 2023. География почв. Почвы России: учебник. М.: Проспект. 344 с.
22. Ногина Н.А. 1964. Почвы Забайкалья. М.: Наука. 312 с.
23. Осипов К.И. 2005. Флора Витимского плоскогорья (Северное Забайкалье). Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН. 217 с.
24. Пугачева А.М. 2020. Климатические флуктуации сухих степей и их роль в вопросе демутации // Аридные экосистемы. Т. 26. № 3 (84). С. 23-29. [Pugacheva A.M. 2020. Climatic Fluctuations in Dry Steppes and Their Role in the Demutation Process // Arid Ecosystems. Vol. 10. No. 3. P. 181-187.]
25. Титлянова А.А., Базилевич Н.И, Снытко В.А. 1988. Биологическая продуктивность травяных экосистем. Географические закономерности и экологические особенности. Новосибирск: Наука. 134 с.
26. Титлянова А.А., Косых А.П., Миронычева-Токарева Н.П., Романова Н.П. 1966. Подземные органы растений в травяных экосистемах. Новосибирск: Наука. 128 с.
27. Титлянова А.А., Нурмедов С.С. 1982. Продукционно-деструкционные процессы и баланс растительного вещества в пустынной экосистеме Западной Туркмении // Экология. № 3. С. 31-37.
28. Титлянова А.А., Шибарева С.В. 2017. Новые оценки запасов фитомассы и чистая первичная продукция степных экосистем Сибири и Казахстана // Известия Российской академии наук. Серия географическая. № 4. С. 4355.
29. Титлянова А.А., Шибарева С.В. 2019. Поступление органического вещества в почву из травяных фитоценозов в зависимости от их положения на градиенте (катенном, широтно-зональном и континентальности) // Математическое моделирование в экологии. Материалы Шестой Национальной научной конференции с международным участием. С. 209-210.
30. Фартушина М.М. 1986. Динамика продуктивности ассоциаций пустынно-степного комплекса Северного Прикаспия // Продуктивность сенокосов и пастбищ. Новосибирск: Наука. С. 74-77.
31. Цыбжитов Ц.Х., Цыбикдоржиев Ц.Ц., Цыбжитов А.Ц. 1999. Почвы бассейна озера Байкал. Т. 1: Генезис, география и классификация каштановых почв. Новосибирск: Наука. 128 с.
32. Чевердин Ю.Н., Зборищук Ю.Н. 2009. Тенденции изменения климатических условий в Каменной степи // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. С. 24-26.
33. Черепанов С.К. 1995. Сосудистые растений России и сопредельных государств. СПб.: Мир и семья. 992 с.
34. Чимитдоржиева Г.Д. 2016. Органическое вещество холодных почв. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН. 387 с.
35. Чимитдоржиева Г.Д., Егорова Р.А., Мильхеев Е.Ю., Цыбенов Ю.Б. 2010. Потоки углерода в степных экосистемах (на примере южного Забайкалья) // Растительный мир Азиатской России. № 2. С. 33-39.
36. Шумова Н.А. 2020. Анализ климатических условий в республике Калмыкия за 1966-2017 гг. // Аридные экосистемы. Т. 26. № 3 (84). С. 14-22. [Shumova N.A. 2020. Analysis of Climatic Conditions in the Republic of Kalmykia for 1966-2017 // Arid Ecosystems. Vol. 10. No. 3. P. 188-193.]
37. Malykh O., AbakumovaV., Obyazov V., Vakhnina I. 2015. The Changes of the Birch Forests in Connection with the Precipitation Changes in Onon River Basin // Ecosystems of Central Asia under Current Conditions of SocioEconomic Development. Proceedings of the International Conference. Mongolia, Ulaanbaatar. Vol. 2. P. 238-241.
38. Sirin A., Minayeva T., Gunin P., Dugarjav Ch., Bazha S., Bayasgalan D., Dorofenyuk N., Sulerzhitsky L., Uspenskaya O. 2010. Between Humid and Arid Environment: Peatland Ecosystems Indicate Desertification Trends in Mongolia // Ecological Consequences of Biosphere Processes in the Ecotone Zone of Southern Siberia and Central Asia: Proceeding of the International Conference. Oral Repots. Mongolia, Ulaanbaatar: Bembi san Publishing House. Vol. 1. P. 86-88.
39. Slynko Yu.V., Dulmaa F., Dgebuadze Yu.Yu., Erdenebat M., Mendsaikhan B., Karabanov D.P. 2010. Fishes of Mongolia: Fauna, Zoogeography, Current State of Populations, Conservation // Ecological Consequences of Biosphere Processes in the Ecotone Zone of Southern Siberia and Central Asia. Proceedings of the International Conference. Oral Repots. Mongolia, Ulaanbaatar: Bembi san Publishing House. Vol. 1. P. 92-94.
40. Wallis J., Watts J.L., Brows J. 2002. Polyunsaturated fatty acid synthesis: What will they think of next? // Trend in Biochemical Science. Vol. 27. P. 467-473.
41. Feng X., Xu Y., Jaffe R., Schlesinger W.H., Simpson M. 2010. Turnover rates of hydrolysable aliphatic lipids in Duke Forest soils determined by compound specific 13C isotopic analysis // Organic Geochemistry. Vol. 41. P. 573-579.
42. Karmanov A.P., Kocheva L.S., Belyaev V.Yu. 2010. Study of the macromolecular structure of lignins in rye Secale sp. and barley Hordeum sp. // Russian Journal of Bioorganic Chemistry. Vol. 36. No. 7. P. 825-828.