CHEMICAL AND BIOLOGICAL ACTIVITY OF WOODY PLANTS WATER EXTRACTS

Юрий Петрович ДЕМАКОВ, Александр Викторович ИСАЕВ, Владимир Иванович ТАЛАНЦЕВ, Ольга Васильевна МАЛЮТА

Abstract


A detailed analysis of some books and journals on assessment of the role of secretion (exometabolites) of plants in formation of species composition and maintenance of sustainability of forest ecosystems and  farming ecosystems functioning was carried out. Assessment results of the content in water extracts of 12 species of forest plants of active forms of some metals and a laboratory experience of their influence on chemical composition of  alluvial-meadow light clay muck soil, as well as condition of test-organisms were offered. It was shown that there was more potassium, manganese, zink, cuprum, and  active form of nickel in the aspen leaf extract, and there was more calcium and ferrum in the linden leaf extract. Lily of the valley leaf  extracts  contain the least concentration of  calcium and ferrum, sphagnum stems – manganese. It was determined that extracts of pine, oak and bracken were of the best ability to binding of active forms of potassium, contributing to increase of  the content of  zink and cuprum ions (in comparison with the extracts of other plants) in the soil. Extracts of aspen, lily of the valley, Pleurozium schreberi, and sphagnum increase the content of active forms of potassium, ferrum, and manganese in the soil; at that, they decrease concentration of the ions of zink, cuprum, and nikel;  extracts of spruce, juniper, cladonia, birch and linden are more active in binding of calcium, ferrum, and manganese, releasing the ions of potassium, cuprum and nikel. Water extracts of all the considered species show toxic effect on bacteria development (leaves extracts of aspen, oak and lily of the valley – on chlorella development; sphagnum, pine and Pleurozium schreberi – on daphnia). Extracts of all the species, sphagnum and aspen in particular, cause decrease of radish seeds viability; at the same time, they show a stimulating effect on the size of the sprouts of the plant. Extracts of lily of the valley, cladonia, linden, and oak show the strongest stimulating effect. It was concluded that exometabolites of plants were a strong ecological factor, influencing both the formation of species structure of  phytocenoses as well as their condition, productivity, sustainability of functioning, and continuity of  circulation of elements.

Keywords


forest plants; water extracts; composition of elements; soil; moving forms of metals; test-organisms

Full Text:

PDF (Russian)

References


Гродзинский, А. М. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ / А.М. Гродзинский. – Киев: Наукова думка, 1965. – 200 с.

Колесниченко, М. В. Биохимические взаимовлияния древесных растений / М.В. Колесниченко. – М.: Лесная промышленность, 1968. – 152 с.

Иванов, В. П. Растительные выделения и их значение в жизни фитоценозов / В.П. Иванов. – М.: Наука, 1973. – 296 с.

Нетребенко, В. Г. Влияние кустарников на биологическую активность степных почв в лесных полосах / В.Г. Нетребко // Лесохозяйственная информация: реферативный выпуск. – М.: ЦБНТИ Гослесхоза СССР, 1974. – Вып. 2. – С. 10-12.

Чернобай, Ю. Н. Аллелопатические свойства подстилок в лесных биогеоценозах Карпат (Черногора) / Ю.Н. Чернобай // Проблемы аллелопатии: тез. докл. 5-го Всесоюз. совещ. – Киев, 1976. – С. 99-100.

Райс, Э. Аллелопатия / Э. Райс. – М.: Мир, 1978. – 389 с.

Золотухин, А. И. Фитоценотическая роль выделений кустарников в сообществах лесных полос лесостепи / А.И. Золотухин: автореф. дис. ... канд. биол. наук. – Киев, 1981. – 18 с.

Гродзинский, А. М. Экспериментальная аллелопатия / А.М. Гродзинский, Э.А. Головко, С.А. Горобец и др. – Киев: Наукова думка, 1987. – 236 с.

Матвеев, Н. М. Аллелопатический режим и интенсивность биологического круговорота веществ в лесных биоценозах степной зоны / Н.М. Матвеев // Вопросы лесной биогеоценологии, экологии и охраны природы в степной зоне: межвуз. сб. статей. – Куйбышев, 1990. – С. 61-75.

Матвеев, Н. М. Аллелопатия как фактор экологической среды / Н.М. Матвеев. – Самара, 1994. – 206 с.

Овчаренко, А. А. Роль биологически активных выделений древесных растений в формировании экологической среды фитоценозов Среднего Прихоперья / А.А. Овчаренко, А.М. Кузьмичев // Вестник Тамбовского государственного университета. Сер.: Естественные и технические науки. – 2013. – Т. 18, № 3. – С. 822-825.

Баранецкий, Г. Г. Аллелопатические свойства дуба черешчатого и ведение лесного хозяйства в дубравах / Г.Г. Баранецкий // Научные основы ведения лесного хозяйства в дубравах: Тез. Всесоюз. конф. Секции 1-2. – Воронеж: ВЛТИ, 1991. – С. 23-24.

Гринюк, Ю. Г. К вопросу о причинах смены пород в грабово-дубовых лесах Украины / Ю.Г. Гринюк // Научные основы ведения лесного хозяйства в дубравах: Тез. Всесоюз. конф. Секции 1-2. – Воронеж: ВЛТИ, 1991. – С. 68-70.

Попов, В. К. Аллелопатические свойства летучих и водорастворимых веществ березы и осины / В.К. Попов, Н.М. Попова // Лесная геоботаника и биология древесных растений. – Тула: ТГУ, 1979. – С. 95-98.

Попов, В. К. Влияние экзометаболитов на ростовые процессы сосны обыкновенной / В.К. Попов, Н.М. Попова // Сосновые леса России в системе многоцелевого лесопользования: Тез. Всероссийской конф. – Воронеж: ВЛТИ, 1993. – Кн. 1. – С. 76-77.

Марьин, Г. С. Основы общей и аграрной экологии / Г.С. Марьин, О.Г. Марьина-Чермных, С.Г. Манишкин. – Йошкар-Ола: МарГУ, 2010. – 364 с.

Савич, В.И. Влияние водных вытяжек и гуматов из сорных растений на развитие проростков / В.И. Савич, С.Л. Белопухов, Д.Н. Никиточкин, В.В. Верхотуров // Системы. Методы. Технологии. – 2013. – № 2 (18). – С. 167-172.

Лазаускас, П. О взаимодействии культурных растений и сорняков в посевах / П. Лазаускас, З. Балюневичите // Физиолого-биохимические основы взаимодействия растений в фитоценозах.– Киев: Наукова думка, 1973. – Вып. 4. – С. 30-34.

Дзюбенко, Н. Н. О взаимодействии культурной и сорной растительности в агрофитоценозах / Н. Н. Дзюбенко, Л. И. Крупа // Физиолого-биохимические основы взаимодействия растений в фитоценозах. – Киев: Наукова думка, 1973. – Вып. 4.– С. 34-38.

Занина, М. А. Взаимоотношения культурных и сорных растений / М. А. Занина // Структура, состояние и охрана экосистем Прихоперья. – Балашов: Изд-во «Николаев», 2006. – С. 25-26.

Склярова, Т. А. Влияние выделений древесных растений лесных полос на сельскохозяйственные культуры // Структура, состояние и охрана экосистем Прихоперья. – Балашов: Изд-во «Николаев», 2006. – С. 65-67.

Тиньков, А. А. Сравнительный анализ влияния растений семейства Подорожниковые на рост Е. Coli in vitro / А.А. Тиньков, Е.Р. Гатиатуллина, О.Н. Немерешина и др. // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН (электронный журнал). – 2014. – № 2. – С. 1-16. http://cyberleninka.ru/journal/n/byulleten-orenburgs-kogo-nauchnogo-tsentra-uro-ran.

Свиридова, И. К. Результаты изучения вымывания азота и зольных элементов дождевыми осадками из крон древесных пород / И.К. Свиридова // Доклады АН СССР. – 1960. – Т. 133, № 3. – С. 706-708.

Масилюнас, Л. И. Некоторые данные о химическом составе атмосферных осадков и вымывании химических веществ из крон деревьев / Л.И. Ма-силюнас, Г.Б. Паулюкявичюс // Труды АН Литов-ской ССР. Серия Биология. – 1963. – Т. 1. – С. 45-51.

Колодяжная, А. А. Режим химического состава атмосферных осадков и их метаморфизация в зоне аэрации / А.А. Колодяжная. – М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1963. – 164 с.

Мина, В. Н. Выщелачивание некоторых веществ атмосферными осадками из древесных растений и его значение в биологическом круговороте / В.Н. Мина // Почвоведение. – 1965. – № 6. – С. 7-17.

Attiwil, P. M. The chemical composition of rainwater of relation to cycling of nutrients in nature Eucaliptus forest / P. M. Attiwil // Plant and Soil. – 1966. – Vol. 24, N 3. – Pp. 6-10.

Carlisle, A. The nutrient content of tree stem flow and ground flours litter and lea chutes in a Sessile oak (Quercus petraca) woodloud / A. Carlisle, A.H.F. Brown, E.J. White // J. of Ecology. – 1967. – Vol. 55, N 3. – Pp. 615-627.

Tukey, H. B. J. Leaching of substances from plants / H.B.J. Tukey // Ann. Rev. of plant physiology. – 1970. – Vol. 21. – Pp. 305-324.

Gersper, P. Some effect of stem flow from forest canopy trees on chemical properties of soils / P. Gersper, H. Holowaychuk // Ecology. – 1971. – Vol. 52, N 4. – Pp. 230-239.

Соколов, А. А. Химический состав атмосферных осадков, прошедших сквозь полог елового и березового древостоя / А.А. Соколов // Лесоведение. – 1972. – № 3. – С. 103-106.

Сысуев, В. В. О механизме изменения химического состава атмосферных вод под пологом леса / В.В. Сысуев // Вестник МГУ. Сер. География. – 1975. – № 5. – С. 107-110.

Likens, G. E. Biogeochemistry of a forested ecosystem / G.E. Likens, F.H. Borman, R.S. Pierce, et al. – New-York: Springer, 1977. – 148 p.

Miller, H. G. Collection and retention of at-mospheric pollutants by vegetation / H.G. Miller, J.D. Miller // Intern. Conf. of Ecological Impact of Acid Precipitation. – Oslo, AAS, 1980. – Pp. 33-40.

Fuhrer, J. Interactions between acidic deposition and forest ecosystem processes / J. Fuhrer, C. Fuhrerfries // European J. of forest pathology. – 1982. – Vol. 12, N 6-7. – Pp. 377-391.

Lindberg, E. S. Water and acid soluble trance metals in atmospheric particles / E. S. Lindberg, R. C. Harris // Geophysic Res. – 1983. – Vol. 88, N 9. – Pp. 1177-1191.

Richter, D. D. Atmosphere sulfur deposition, neutralization and ion leaching in two deciduous forest ecosystems / D. D. Richter, D. W. Johnson, D. E. Todot // Environ. Quail. – 1983. – Vol. 12. – Pp. 112-123.

Ulrich, B. Effect of air pollution on forest ecosystems and water – The principles demonstrated at a case study in Central Europe / B. Ulrich // Atmospheric Environ. – 1984. – Vol. 18. – Pp. 72-84.

Карпачевский, Л. О. Воздействие полога ельника сложного на химический состав осадков / Л.О. Карпачевский, Т.А. Зубкова, Т. Пройслер и др. // Лесоведение. – 1998. – № 1. – С. 50-59.

Пристова, Т. А. Влияние древесного полога лиственно-хвойного насаждения на химический состав осадков / Т.А. Пристова // Лесоведение. – 2005. – № 5. – С. 49-55.

Арчегова, И. Б. Влияние древесных растений на химический состав атмосферных осадков в процессе восстановления среднетаежных лесов / И.Б. Арчегова, Е.Г. Кузнецова // Лесоведение. – 2011. – № 3. – С. 34-43.

Робакидзе, Е. А. Химический состав жидких атмосферных осадков в старовозрастных ельниках средней тайги / Е.А. Робакидзе, Н.В. Гормонова, К.С. Бобкова // Геохимия. – 2013. – № 1. – С. 72.

Демаков, Ю.П. Влияние аэрального поступления веществ на их круговорот в лесных экосистемах / Ю.П. Демаков, А.В. Исаев // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. – 2015. – № 1. – С. 66-86.

Баранецкий, Г. Г. Экзометаболиты древесных растений в регуляции водного режима почвы / Г.Г. Баранецкий // Ведение хозяйства в водоохранных лесах. – Йошкар-Ола: МПИ, 1990. – С. 110-111.

Базюк, О.Ф. Роль биологических особенностей древесных пород в формировании водного режима / О.Ф. Базюк, Ю.Г. Гринюк // Ведение хозяйства в водоохранных лесах. – Йошкар-Ола: МПИ, 1990. – С. 112-113.

Карасева, М. А. Применение фитомелиорантов при выращивании искусственных насаждений хвойных пород / М.А. Карасева, К.Т. Лежнин. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2012. – 160 с.

Карпачевский, Л. О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе / Л.О. Карпачевский. – М.: МГУ, 1977. – 312 с.

Горшенин, К. П. Влияние лесных посадок на физико-морфологическое строение чернозема / К.П. Горшенин // Почвоведение. – 1924. – № 3-4. – С. 41-47.

Ткаченко, М. Е. Влияние отдельных пород деревьев на почву / М.Е. Ткаченко // Почвоведение. – 1939. – № 10. – С. 3-17.

Погребняк, П. С. Обмен зольных веществ между древесной растительностью и почвой / П.С. Погребняк // Доклады АН УССР. – 1948. – № 3. – С. 3-13.

Зонн, С. В. Влияние леса на почвы / С.В. Зонн. – М.: Изд-во АН СССР, 1954. – 160 с.

Роде, А. А. К вопросу о роли леса в почвообразовании / А.А. Роде // Почвоведение. – 1954. – № 5. – С. 50-63.

Вайчис, М. В. К вопросу о влиянии лиственницы европейской на изменение дерново-подзолистых почв / М.В. Вайчис // Почвоведение. – 1958. – № 5. – С. 12-22.

Похитон, П. П. Влияние различных древесных пород на почву / П.П. Похитон // Почвоведение. – 1958. – № 6. – С. 49-55.

Смирнов, В. Н. Сравнительная характеристика дерново-подзолистых суглинистых почв хвойно-лиственных и широколиственных лесов Среднего Поволжья // Почвоведение. – 1963. – № 5. – С. 64-75.

Миронов, Н. А. Зависимость между свойствами почв и составом смешанных насаждений / Н.А. Миронов // Научные доклады высшей школы: Биологические науки. – 1964. – № 1. – С. 199-203.

Миронов, Н. А. Изменение лесорасти-тельных свойств дерново-подзолистых почв в зависимости от состава и смены древесных пород в лесах Татарии / Н.А. Миронов: автореф. дис. … канд. биол. наук. – Казань: КГУ, 1966. – 18 с.

Растворова, О. Г. Влияние состава лесных насаждений на свойства серых лесных почв / О.Г. Растворова // Химия, генезис и картография почв. – М.: Наука, 1968. – С. 112-115.

Смольянинов, И. И. Биологический круговорот веществ и повышение продуктивности лесов / И.И. Смольянинов. – М.: Лесная промышленность, 1969. – 192 с.

Газизуллин, А. Х. Почвообразование, почвы и лес / А.Х. Газизуллин. – Казань: РИЦ «Школа», 2005. – 540 с.

Моделирование развития искусственных лесных биогеоценозов / Л.С. Шугалей, М.Г. Семечкина, Г.И. Яшихин, В.К. Дмитриенко. – Новосибирск: Наука, 1984. – 152 с.

Кретинин, В. М. Изменение свойств почв в приствольной зоне деревьев в полезащитных лесных полосах / В.М. Кретитин // Почвоведение. – 1993. – № 3. – С. 94-99.

Лаврова, О. П. Об особенностях аллелопатического режима в фитогенном поле дуба / О.П. Лаврова, Н.М. Матвеев // Вопросы экологии и охраны природы в лесостепной и степной зонах: Междунар. межвед. сб. науч. тр. – Самара: Самарский университет, 1996. – Вып. 2. – С. 115-124.

Методы биогеохимического исследования растений / Под ред. А.И. Ермакова. – Л.: Агропромиздат, 1987. – 450 с.

Методика выполнения измерений валового содержания меди, кадмия, цинка, свинца, никеля, марганца, кобальта, хрома методом атомно-абсорбционной спектроскопии. – М.: ФГУ ФЦАО, 2007. – 20 с.

ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04 (ПНД Ф Т 16.1:2.3:3.7-04). Методика определения токсичности проб поверхностных пресных, грунтовых, питьевых, сточных вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению оптической плотности культуры водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer). – Красноярск: Изд-во Красноярского государственного университета, 2007. – 36 с.

ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.11-04 (ПНД Ф Т 16.1:2.3:3.8-04). Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению интенсивности бактериальной биолюминесценции тест-системой «Эколюм» на приборе «Биотокс-10». – М.: Изд-во ООО НЦ «Экологическая перспектива», 2007. – 16 с.

ПНД Ф Т 14.1:2:4.12-06 (ПНД Ф Т 16.1:2:3:3.9-06). Методика определения токсичности водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов, питьевой, сточной и природной воды по смертности тест-объекта Daphnia magna Straus. – Красноярск: Изд-во Красноярского госуниверситета, 2006. – 46 с.


Refbacks

  • There are currently no refbacks.