The intensity of CO2- gas exchange as an indicator of photosynthetic productivity of juniper communities
Abstract
A comprehensive assessment of the seasonal dynamics of average daily indicators of carbon dioxide exchange in Juniperus excelsa on the Southern Coast of Crimea during the growing season and with different moisture availability was carried out. A correlation dependence of daily CO2 absorption with the daily light integral and soil moisture was determined. A tendency towards a decrease in the amount of CO2 absorption and a disruption of the balance between photo- and dark respiration in the summer months due to an increase in water deficit and air temperatures was revealed. Optimum values of the ratio between dark and photorespiration were obtained, which can be used as an indicator of the functioning of the photosynthetic apparatus of J. excelsa needles. It was found that as soil moisture decreases from 65% of the minimum soil moisture capacity, a gradual decrease in daily CO2 absorption, an increase in the share of respiratory costs from gross photosynthesis, and a decrease in the respiration of J. excelsa needles occur.
About the Authors
M. S. Kovalev
Никитский ботанический сад – Национальный научный центр
Russian Federation
Russian Federation
S. P. Korsakova
Никитский ботанический сад – Национальный научный центр
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Ильницкий О.А., Плугатарь Ю.В., Корсакова С.П. Методология, приборная база и практика проведения фитомониторинга. – Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2018. – 236 с.
2. Ковалев М.С. Эколого-физиологические механизмы адаптации вечнозеленых лиственных древесных растений при интродукции в условиях Южного берега Крыма: дисс. ... канд. биол. наук : 1.5.15 / Ковалев Максим Сергеевич. – Ялта, 2023. – 190 с.
3. Коломыц Э.Г., Шарая Л.С. Биоклиматическая система Волжского бассейна и ее ресурсный потенциал в регуляции углеродного цикла при глобальных изменениях климата (прогнозное эмпирико-статистическое моделирование) // Успехи современной биологии. – 2022. – Т. 142, № 1. – С. 70-89. DOI: 10.31857/S0042132422010045
4. Корсакова С.П., Ильницкий О.А., Паштецкий А.В. Зависимость фотосинтеза Juniperus excelsa M. Bieb от факторов среды в оптимальных условиях увлажнения и в условиях почвенной засухи // Труды КубГАУ. – 2018. – Вып. 4(73). – С. 118-122. DOI: 10.21515/1999-1703-73-118-122
5. Корсакова С.П., Корсаков П.Б. Изменение климатических норм на Южном берегу Крыма за последние 90 лет // Биология растений и садоводство: теория, инновации. – 2023. – Вып. 2 (167). – С. 84-95. DOI: 10.25684/2712-7788-2023-2-167-84-95
6. Корсакова С.П., Саркина И.С., Багрикова Н.А. Биология опыления Juniperus excelsa и J. deltoides (Cupressaceae) на Южном берегу Крыма // Ботанический журнал. – 2019. – Т. 104, № 10. – С. 77-90. DOI: 10.1134/S0006813619100077
7. МГЭИК, 2021: Пресс-Релиз МГЭИК 09.08.2021: Широкомасштабное, быстрое и усиливающееся изменение климата – МГЭИК. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2021/08/IPCC_WGI-AR6-PressRelease_ru.pdf
8. Плугатарь Ю.В. Леса Крыма: Монография. – Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2015. – 385 с.
9. Плугатарь Ю.В., Багрикова Н.А., Белич Т.В., Костин С.Ю., Крайнюк Е.С., Маслов И.И., Садогурский С.Е., Садогурская С.А., Саркина И.С. Природный заповедник «Мыс Мартьян». – Симферополь: Ариал, 2018. – 104 с.
10. Плугатарь Ю.В., Коренькова О.О., Коба В.П. Сезонный рост побегов Juniperus excelsa M.-Bieb. в Горном Крыму // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. – 2022. – № 143. – С. 64-71. DOI: 10.36305/0513-1634-2022-143-64-71
11. Рахманкулова З. Ф. Уровни регуляции энергетического обмена в растениях // Вестник Башкирского университета. – 2009. – Т. 14, № 3-1. – С. 1141-1154.
12. Biederman J.A., Scott R.L., Goulden M.L., Vargas R., Litvak M.E., Kolb T.E., Yepez E.A., Oechel W.C., Blanken P.D., Bell T.W., Garatuza-Payan J., Maurer G.E., Dore S., Burns S.P. Terrestrial carbon balance in a drier world: the effects of water availability in southwestern North America // Glob Change Biol. – 2016. – Vol. 22. – P. 1867-1879. DOI: 10.1111/gcb.13222
13. Breshears D.D., Myers O.B., Meyer C.W., Barnes F.J., Zou C.B., Allen C.D., McDowell N.G., Pockman W.T. Tree die-off in response to global change-type drought: mortality insights from a decade of plant water potential measurements // Frontiers in Ecology and the Environment. – 2009. – Vol. 7. – P. 185-189. DOI: 10.1890/080016
14. Hurry V., Igamberdiev A. U., Keerberg J., Parnik T., Atkin O., Zaragoza-Castells J., Gardestrom P. Respiration in Photosynthetic Cells: Gas Exchange Components, Interactions with Photorespiration and the Operation of Mitochondria in the Light // Plant Respiration. – 2005. – Vol. 18. – P. 43-61. DOI:10.1007/1-4020-3589-6_4
15. Korsakova S., Plugatar Y., Pashtetsky A., Ilnitsky O. Influence of abiotic factors on CO2-gas exchange of Pinus pallasiana, Juniperus excelsa and Arbutus andrachne // E3S Web of Conferences. – 2020. – Vol. 224. – № 04017. DOI: 10.1051/e3sconf/202022404017
16. Peters W., van der Velde I.R., van Schaik E. et al. Increased water-use efficiency and reduced CO2 uptake by plants during droughts at a continental scale // Nature Geosci. – 2018. – No. 11. – P. 744-748. DOI: 10.1038/s41561-018-0212-7
Review
For citations:
Kovalev M.S., Korsakova S.P. The intensity of CO2- gas exchange as an indicator of photosynthetic productivity of juniper communities. Bulletin of the State Nikitsky Botanical Gardens. 2024;1(153):13-20. (In Russ.)
Views:
66
Email this article 