С. П. Васфилов

Ботанический сад Уральского отделения РАН
620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202а
e-mail: serge.vasfilov@mail.ru

У высших растений наблюдается широкая изменчивость продолжительности жизни листа (LL), представляющая собой сумму двух компонентов: функциональной LLf(продолжительности активного фотосинтеза) и нефункциональной LLn(продолжительности периодов отсутствия фотосинтетической активности). Для вечнозеленых видов бореальной зоны LLn соответствует периоду зимнего покоя. На основе динамики максимальной скорости фотосинтеза Рa за время LLf с максимумом во время "взросления" листа (Ра maх) рассчитывается фотосинтетический потенциал листа (PPL) как максимально возможное количество СО2, фиксированное за время его жизни. Фотосинтетический потенциал в большей степени зависит от функциональной продолжительности жизни, чем от максимальной скорости фотосинтеза. Отношение PPL/LLf определяет скорость реализации фотосинтетического потенциала за время жизни листа. LLf тесно и положительно коррелирует с LL, поэтому в первом приближении скорость реализации PPL определяет не только LLf , но и LL. Длительная LLf у вечнозеленых видов дает им преимущество в форме более высокого фотосинтетического потенциала по сравнению с листопадными видами. Соответственно реализация PPL у вечнозеленых видов идет с меньшей скоростью, чем у листопадных видов. Увеличение LLf и LL сопровождается возрастанием конструкционной цены листа (LCCa ) и снижением скорости фотосинтеза, причем снижение на единицу сухой массы (Рm) значительно сильнее, чем на единицу площади листа (Рa ). Это позволяет предполагать, что доля массы клеточных стенок в сухой массе долгоживущих листьев вечнозеленых видов значительно больше, чем у листопадных видов с короткой продолжительностью жизни. Однонаправленные изменения PPL и LCCa стабилизируют окупаемость листа (LP). Виды с короткой (длительной) LLf и высокой (низкой) скоростью реализации PPL характерны для ранней (поздней) сукцессии и для мест обитания с благоприятными (неблагоприятными) условиями среды для фотосинтеза и роста, в которых данные виды проявляют большую конкурентную способность. Виды с высокой скоростью реализации PPL в условиях, благоприятных для фотосинтеза и роста, получают преимущества в конкурентной борьбе, используя ресурсы среды для активного роста и экспансии. Скорость реализации фотосинтетического потенциала отражает скорость старения листа.

Influence of photosynthetic parameters on leaf longevity

S. P. Vasfilov

Botanic Garden, Ural Branch
of Russian Academy of Sciences
620144 Yekaterinburg, 8 Marta, 202a
e-mail: serge.vasfilov@mail.ru

Higher plants show a wide range of leaf lifespan (LL) variability. LL is calculated as a sum of functional LLf (corresponding to the time of active photosynthesis and CO2 accumulation in the leaf) and nonfunctional LLn (the time of photosynthetic activity absence). For evergreen species of boreal zones, LLn corresponds to the period of winter rest. Photosynthetic potential of leaf (PPL), interpreted as the maximum possible amount of CO2 that can be fixed during its life, can be estimated on the basis of maximum photosynthesis rate (Pa ) dynamics during LLf ; the maximum (Pa max ) being achieved in mature leaf. Photosynthetic potential depends on LLfmore strongly than on Pa max. The PPL/LLf , ratio is indicative of the rate of PPL realization over leaf lifespan. As LLf shows strong positive correlation with LL, the latter parameter can also characterize the rate of PPL realization. Long LLf in evergreen species provides higher PPL, which is advantageous by comparison with deciduous ones. In evergreen species, the PPL itself is realized slower than in deciduous ones. The increase in LL, and LL is accompanied by the increase in leaf constructional cost (LCCa) as well as the decrease in photosynthesis rate. At that, photosynthesis rate per unit of dry weight (Pm) decreases much faster than that per unit of leaf area (Pa ). Apparently, when considering dry leaf weight, the apoplast share seems to be much higher in long-living leaves of evergreen species than in short-living leaves of deciduous species. The leaf payback (LP) may be stabilized by unidirectional shifts in PPL and LCCa . Species with short/long LL, and high/low PPL realization rate are typical for early/late succession stages and for habitats with the environmental conditions favorable/ adverse for photosynthesis and growth. If the conditions for photosynthesis and growth are favorable, high PPL realization rate provides advantage in competition. The PPL realization rate is coupled with the rate of leaf senescence.

Журнал общей биологии. Том 76, 2015. № 3, Май-июнь, Стр. 225–243