А.М. Трубников, Н.В. Янков

Самарский государственный университет, Россия

К особенностям структурно-функциональной саморегуляции сдублированных фотосинтетических систем (на примере листьев некоторых древесных растений)

Растительный организм на всех стадиях онтогенеза представляет сложную систему, которой присущи процессы самоорганизации. Эта система, будучи открытой и неравновесной, способна под воздействием внешних изменений – потока энергии, поступления вещества, - выходить из устойчивого состояния, что сопровождается развитием неустойчивостей [1]. Относительно устойчивое состояние покоящегося семени, нарушаемое наступлением благоприятных гидротермических условий, приводит к переходу от относительно однородного тканевого строения зародыша к формированию высоко дифференцированного тела растения, которое характеризуется модульной организацией [2]. Системы модульной организации отличает способность к открытому росту и циклическому морфогенезу [1]. Таким системам присуще многократное формирование в течение всей жизни сходных структурных блоков (модулей) на основе особой децентрализованной формообразовательной подсистемы. Эти модули – листья, стебли, побеги, корни будут сосредоточены на решении различных задач, однако становление систем регуляции обеспечит устойчивое функционирование растительного организма как единого целого [1]. Однако сами модульные единицы могут рассматриваться как системы низшего ранга, состоящие из ряда структурных элементов и имеющих возможности саморегуляции. В данном сообщении мы хотели бы представить некоторые результаты изучения структурно-функциональных изменений листовых пластинок древесных растений, принадлежащих местным и интродуцируемым в Среднем Поволжье видам.

Момент, на котором мы остановимся подробнее – это несовпадение видимых нами линейных размеров листа с его истинной площадью поверхности. Данный факт, хорошо заметный при рассмотрении поверхности листовых пластинок с помощью сканирующего микроскопа, обнаруживается также при использовании одного из адсорбционных методов – осаждении мономолекулярного слоя красителя метиленового синего на поверхности листа. Данный метод, первоначально предложенный для изучения корневой системы, был применен к анализу поверхности листьев Б.И. Якушевым [3]. Листья древесных растений были взяты в период их полного развития в июле 2010 г. в дендрарии ботанического сада Самарского государственного университета. Используя адсорбционный метод, модифицированный для листьев Б.И. Якушевым [3], мы показали, что практически у всех изучавшихся объектов площадь поверхности листьев превосходит их видимые размеры, превышение может составлять от 2 до 10 раз (рис. 1). Максимальное (до 10 раз) превышение площадью поверхности листа его видимой площади характерно для ореха черного (нижняя поверхность) и ореха скального (верхняя поверхность).

Рис. 1 Кратность превышения площадью поверхности видимой площади листовых пластинок некоторых древесных растений 2010 год

Для этих листьев также наиболее сильно выражена разница между рельефностью верхней и нижней поверхностей, что заметно по различиям показателей превышения видимой площади для верхней и нижней поверхностей. Ранее для природных и городских насаждений Среднего Поволжья была показана изменчивость уровня превышения размеров площадью поверхности листьев древесных видов в разных биотопических условиях [1]. Мы считаем, что данный момент важен в адаптации растений к изменяющимся условиям увлажнения, которыми характеризуются насаждения в лесостепи. Представляя собой модули сложного организма, листья осуществляют невидимый глазу контроль, за площадью листовой поверхности в зависимости от условий окружающей среды. Данная особенность является актуальной для видов интродуцентов, так как от пластичности свойств листа зависит приспособляемость вида к новым условиям среды. Структурно-функциональные особенности листовых пластинок, связанны с принадлежностью растений к конкретному таксону, а также с комплексом условий произрастания. Понимание этой системы связей важно для управления развитием растения и в связи с необходимостью сохранения биологического разнообразия.

Литература:

1. Кавеленова Л.М., Розно С.А., Саксонов С.В. Некоторые аспекты развития городских насаждений: самоорганизация в неравновесных условиях? // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 11, №1(2), 2009.- С. 56-64.

2. Нотов А.А. О специфике функциональной организации и индивидуального развития модульных объектов // Журнал общей биологии. – 1999. – Т. 60. - № 1. С.60-79

3. Якушев Б.И. Исследование растений и почв: эколого-физиологические методы. Минск: Наука и техника, 1988. 71 с.