Application of fluorescence analysis for evaluation of heat stability of scotch pine needles after ground fires | Применение флуоресцентного анализа для оценки термоустойчивости хвои сосны обыкновенной после низовых пожаров

English. Discussed is a possibility of using fluorescent methods to assess the thermal effects on Scots pine needles' assimilation apparatus. 2 types of experimental studies were carried out. The assessment of the primary heat resistance of the needles from the forest stand previously unaffected by fire lies at the heart of the first one. To assess the effect of temperature stress on the pine needles' photosynthetic apparatus functioning, the experiments on modeling a convective flow, simulating the ground fire effect were carried out. The 2-nd year needles from the 1st class trees of the green moss-and-motley group of forest types located in the forest-steppe zone of Southern Siberia were studied. According to Fv/Fm fast fluorescence parameter (the maximum photochemical quantum yield of photosystem II), it was demonstrated that after the heat stress, the assimilation apparatus of pine needles can be restored at different rates. This rate depends on the duration and intensity of heating. The 2-nd experiment was based upon the task of determining the ability to restore the assimilation apparatus of pine needles after the repeated influence of sub-lethal temperatures on plants in the recovery period after a ground fire of the previous year. Based on the analysis of the parameters of fast and delayed fluorescence, it was possible to detect differences in thermal resistance and the rates of pine needles' photosynthetic activity reestablishment, which indicates modification of physiological processes in plants under the influence of the thermal stress factor, forming a positive acclimation effect. The fluorescent methods can be used to diagnose the thermal resistance of needles. In particular, the indicator of delayed fluorescence as a criterion for assessing the resistance of the assimilation apparatus in response to the repeated action of stress factors during the recovery from fire. The Fv/Fm ratio can be used to assess the response of the needles' assimilation apparatus to stress during the first days after fire.

Russian. Рассмотрена возможность применения флуоресцентных методов в оценке теплового воздействия на ассимиляционный аппарат хвои сосны обыкновенной. Проведено два вида экспериментальных исследований. В основе первого – оценка первичной теплоустойчивости хвои из насаждений, ранее не затронутых пожаром. Для оценки влияния температурного стресса на функционирование фотосинтетического аппарата хвои сосны проведены эксперименты по моделированию конвективного потока, имитирующего действие низового пожара. Исследовали хвою 2-го года с деревьев I класса возраста зеленомошно-разнотравной группы типов леса, располагающихся в лесостепной зоне Южной Сибири. По параметру быстрой флуоресценции Fv/Fm (максимальный фотохимический квантовый выход фотосистемы II) определено, что после теплового стресса ассимиляционный аппарат хвои сосны может восстанавливаться с различной скоростью, которая зависит от продолжительности и интенсивности нагрева. Второй эксперимент направлен на определение способности к восстановлению ассимиляционного аппарата хвои после повторного влияния сублетальных температур на растения, находящиеся в восстановительном периоде после низового пожара предыдущего года. На основании анализа параметров быстрой и замедленной флуоресценции удалось выявить различия в теплоустойчивости и темпах восстановления фотосинтетической активности хвои сосны обыкновенной, которые свидетельствуют о модификации физиологических процессов в растениях под влиянием теплового стрессового фактора, формирующих положительный акклимационный эффект. Флуоресцентные методы могут быть использованы для диагностики термической устойчивости хвои, в частности, показатель замедленной флуоресценции – в качестве критерия для оценки резистентности ассимиляционного аппарата в ответ на повторное действие стрессовых факторов в период восстановления после пожара. Отношение Fv/Fm может быть использовано для оценки ответной реакции ассимиляционного аппарата хвои на стресс в первые дни после пожара.