РАСТЕНИЯ-ГАЛОФИТЫ, РАСТУЩИЕ НА ПОЧВАХ РАЗНОКАЧЕСТВЕННОГО ТИПА ЗАСОЛЕНИЯ В КАРАКАЛПАКСТАНЕ

АННОТАЦИЯ

Установлено, что дикорастущие растения – галофиты, произрастающие на почвах различного типа засоления в Каракалпакстане, являются средообразующим компонентом данных территорий. Приведена модифицированная методика оценки солеустойчивости растений, разработанная авторами. На этом основании установлены растения, активно накапливающие хлорид-ион, тем самым являющиеся солеустойчивыми. Доказано, что растения извлекая из почвы и накапливая избирательно водорастворимые минеральные соли, могут играть рассолительную функцию.

ABSTRACT

It has been established that wild plants – halophytes growing on soils of various types of salinity in Karakalpakstan are the environment-forming component of these territories. A modified method for assessing the salt tolerance of plants developed by the authors is presented. On this basis, plants have been established that actively accumulate chloride ion, thereby being salt-resistant. It has been proven that plants, by extracting from the soil and accumulating selectively water-soluble mineral salts, can play a desalting function.

Ключевые слова: Республика Каракалпакстан, засоленные почвы, растения-галофиты, оценка солеустойчивости растений, хлоридофилы, средовосстановление.

Keywords: Republic of Karakalpakstan, saline soils, halophyte plants, assessment of plant salt tolerance, chlorophiles, environmental restoration.

Введение

Опустынивание осушенной части дна Аральского моря привело к образованию песчано-солончаковой пустыни Аралкум, занимающей площадь более 38 тыс. км², которая является источником ветрового солепереноса. В результате чего состояние почвенного покрова и растительность флоры Каракалпакстана в последние годы резко ухудшилось. Поэтому, необходимы исследования растений-галофитов на засоленных почвах их средообразующей и средовосстанавливающей функции, разработка методов применения экологически безопасного способа рассоления засоленных почв.

Обширные территории Каракалпакстана стали занимать солончаковые и засоленные почвы. Согласно проведенным исследованиям [10, c. 31–36], они содержат хлористый натрий и хлористый магний, а также сульфат кальция (гипс). Именно в таких местах произрастает галофитная растительность, которая приспособлена к относительно высокому содержанию солей в почвах. Этому способствует солеустойчивость их цитоплазмы, которая связана с поступлением в клеточный сок солей и способностью их накопления в нем. Так, в клеточном соке галофитов, растущих на содержащих хлориды почвах, обнаруживается высокое содержание хлорида натрия. Хлориды вызывают разбухание цитоплазмы, что приводит к увеличению объема (гипертрофии) клеток. Именно этим и объясняется мясистость (суккулентность) растений этой группы. По данным Б.А Келлера [5, c. 193–215] у солероса (Saicornia europae) содержание растворимых хлоридных солей составляло 8,6 % сырой массы.

Объект и методика исследований

Объектами исследования послужили дикорастущие растения: галофиты и засоленные почвы Каракалпакстана.

В качестве методической основы были использованы – традиционные геоботанические и экологические методы исследований, изложенные в руководстве [11, c. 409].

Флористический состав был установлен по “Определителю высших растений Каракалпакии” [1, c. 75–106; 7, c. 215; 6, c. 214] и сравнивался с результатами современного состояния. Содержание солей в растениях определялось по модифицированной методике [3, c. 15–21]. Метод осуществляется следующим образом. Неповрежденные листья растений, произрастающих на засоленных почвах, высушивают при температуре 80–100⁰ С в сушильном шкафу до абсолютно-сухой массы (можно использовать свежие листья, внося поправку на влажность), затем их измельчают, взвешивают, помещают в стеклянную колбу и заливают дистиллированной водой из расчета: абсолютно сухая растительная масса: дистиллированная вода = 1:50. Водная настойка листьев взбалтывается в течение 10 минут и фильтруется через фильтровальную бумагу. Содержание хлорид-ионов устанавливается путем химического анализа – титрованием фильтрата раствором азотнокислого серебра в присутствии индикатора – 10%-ного раствора хромовокислого калия. Далее растения сопоставляются по содержанию водорастворимых хлорид-ионов. При этом более солеустойчивыми считаются виды с бóльшим содержанием водорастворимых хлорид-ионов [2, c.14–15].

Целью настоящих исследований является определение приуроченности галофитных растений к почвам разнокачественного типа засоления в Каракалпакстане и избирательность накопления солей растениями.

Результаты исследований

Почвенные и растительные образцы были отобраны на территории осушенного дна Аральского моря, которое характеризуется наиболее высокими показателями разнокачественного засоления почв, в связи с усыханием моря и заселением образовавшихся площадей – солеустойчивыми видами растений-галофитов. Наши исследования базировались на качественном определении в листьях водорастворимых хлорид-ионов – наиболее токсичных и осмотических активных компонентов широко распространенных минеральных водорастворимых солей в растениях, произрастающих на засоленных почвах.

Почвы Каракалпакстана формировались под воздействием как естественных причин – климата, гидрогеологических условий, геоморфологических особенностей, так и хозяйственной деятельности человека – ирригации, земледелия. Эти факторы обуславливают литологию и степень засоления. Чаще всего выявляются средне- и сильнозасоленные почвы, по качественному типу засоления – сульфатно-хлоридные и хлоридно-сульфатные [9, с. 95–98].

Растения-галофиты, особенно широко распространенные на таких почвах, отличаются высокой степенью солеустойчивости. С. Кабуловым и его сотрудниками [2, c. 14–15] был разработан метод оценки солеустойчивости растений по содержанию в листьях водорастворимого хлорид-иона, наиболее токсичного и осмотически деятельного компонента большинства водорастворимых минеральных солей. Данный метод предназначен для изучения галоадаптации, определения количественных и качественных параметров накопления водорастворимых солей в растениях, выявления галотолерантности растений к тем или иным токсичным солям, установления связи между галоаккумуляцией растений и их галоадаптацией.

По данным С. Кабулова [4, c. 24–32], в зарастании обсохшей придельтовой части Аральского моря принимают участие следующие растения: Salicornia europae L., Suaeda salsa (L.) Pall., Atriplex fominii Iljin, Calligonum setosum Litv., Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin, Tamarix hispida Willd., Climacoptera aralensis (Iljin) Botsch., Astragalus ammodendron Bge, Ephedra distachya L., Halostachis Belangeriana (Moq.) Botsch., Suaeda crassifolia Pall., Aristida pennata Trin., Cynanchum sibiricum Willd., Eremosparton aphyllum (Pall.) Fisch. et Mey. и другие.

Исследованию были подвергнуты характерные для засоленных территорий [8, c. 23–27], виды галофитов (Atriplex fominii Iljin, Climacoptera aralensis (Iljin) Botsch., Tamarix hispida Willd., Halostachis Belangeriana (Moq.) Botsch.), а также почвы, на которых они произрастали (таблицы 1 и 2) и их галоаккумуляция.

Таблица 1.

Данные химического анализа водорастворимых солей в растениях (в мг-экв на 100 г абсолютно-сухого вещества)

Таблица 2.

Данные химического анализа водорастворимых солей в почвах осушенного дна моря (в мг-экв на 100 г абсолютно-сухого веса)

Лебеда фомина (Atriplex fominii Iljin) – из семейства Chenopodiaceae, однолетнее растение, произрастающее на морских побережьях, по солончакам, на берегах озер, чрезвычайно терпима к содержанию солей в почве. Большую часть поглощённой соли лебеда сохраняет в листьях. Она накапливает 11,1 % водорастворимых солей на 100 г абсолютно-сухого вещества и является хлоридофилом (134,5 мг-экв) (таблица 1), хотя она росла на почвах сульфатного типа засоления (таблица 2).

Климакоптера аральская (Climacoptera aralensis (Iljin.) Botsch.) – эугалофит 20–50 см высоты, широко распространена на солончаках Приаралья. Это растение может накапливать в себе 30,1 % водорастворимых солей. Произрастала на очень сильнозасоленной почве (3,22 %), хлоридно-сульфатного типа засоления. Она показывала себя как хлоридофил.

Гребенщик щетинистоволосый (Tamarix hispida Willd.) – из семейства Tamaricaceae, густой темно-зеленый кустарник высотой 1–3 (4) м. Растет на влажных солончаках, в долинах рек, по окраинам соленых озер и солончаков. Он произрастал на солончаке (4,4 %), сульфатно-хлоридного типа засоления. В составе накопленных им водорастворимых солей также преобладают токсичные хлориды. Из общего количества накопленных им воднорастворимых ионов (242,1 мг-экв) почти 70 % или 168,9 мг-экв составляют хлорид-ионы. Значит, гребенщик относится по преимущественному накоплению анионов к хлоридофилам.

Соляноколосник Беланже (Halostachis Belangeriana (Moq.) Botsch.) – из семейства Chenopodiaceae, кустарник высотой до 1 м. Растет на мокрых солончаках. Соляноколосник – один из солевыносливых представителей семейства. Как видно из таблицы 1, он содержал в себе 5,57 % водорастворимых солей, из общего количества накопленных им анионов – 89,8 мг-экв, больше половины (54,5 мг-экв) приходится на долю хлорид-иона. Он также считается хлоридофилом, хотя произрастал на сильнозасоленной почве (1,48 %), хлоридно-сульфатного типа засоления.

Проведенные исследования и анализ полученных результатов показывают, что несмотря на произрастание на почвах разнокачественного типа засоления, разные солеустойчивые виды растений накапливают преимущественно хлорид-ион, что указывает на их солеустойчивость. Такое избирательное поглощение солей из экологической ниши является следствием адаптации к разнокачественному засолению почв и является биоэкологическими особенностями данных растений. Рассматриваемые в статье особенности могут использоваться и применяться при биомелиорации засоленных почв.

Заключение

Исследования солеустойчивости растений, произрастающих на почвах разнокачественного типа засоления в Республике Каракалпакстан для восстановления бесплодных ландшафтов – являются актуальными.

Применение описанного метода выявления хлорид-иона из листьев растений дает возможность отбора солеустойчивых видов дикорастущих растений. Установлено, что из всех компонентов водорастворимых минеральных солей содержание в листьях хлорид-ионов устойчиво коррелирует со степенью их солеустойчивости.

Список литературы:

1. Бондаренко О.Н. Определитель высших растений Каракалпакии. – Ташкент: Наука. – 1964. – С. 75–106.
2. Кабулов С., Матжанова Х.К., Орёл М.М. Метод оценки солеустойчивости растений // Экологический вестник. – Ташкент. – № 5 (56). – 2005. – С. 14–15.
3. Кабулов С., Матжанова Х.К., Орёл М.М. Особенности изучения воднорастворимых солей растений // Вестник КК О АН РУз. – № 1-2. – 1997. – С. 15–21.
4. Кабулов С.К. Изменение пустынных экосистем в связи с нарастанием водного дефицита // Природные условия и ресурсы пустынь СССР и их рациональное использование. – Ашхабад: Ылым, – 1984. – С.24–32.
5. Келлер Б.А. Явления крайней солеустойчивости у высших растений в дикой природе и проблема приспособления // Труды лаборатории эволюционной морфологии и экологии АН СССР. – Т. 1. – 1940. – С. 193–215.
6. Коровина О.Н., Бахиев А.А., Таджитдинов М.Т., Сарыбаев Б. Иллюстрированный определитель высших растений Каракалпакии и Хорезма. – Ташкент: Фан, 1983. – Т.2. – 214 с.
7. Коровина О.Н., Бахиев А.А., Таджитдинов М.Т., Сарыбаев Б. Иллюстрированный определитель высших растений Каракалпакии и Хорезма. – Ташкент: Фан, 1982. – Т.1. – 215 с.
8. Матжанова Х.К., Орел М., Матжанов Т.К. Роль некоторых галофитов в средообразовании засоленных территории Южного Приаралья // Наукосфера. – №3 (1). – 2022. – С. 23–27. DOI 10.5281/zenodo.6327498
9. Матжанова Х.К., Орел М.М., Матжанов Т.К. Подбор растений-освоителей для засоленных почв Южного Приаралья // Вестник национального университета Узбекистана. – 2023. – № 3/1(1). – С. 95–98.
10. Орел М.М., Матжанова Х.К., Турманова О., Алламбергенова Р., Дильманова Н. Подбор деревьев и кустарников, устойчивых к почвенно-климатическим условиям Южного Приаралья для улучшения деградированных земель // Вестник ККО АН РУз. – 2021. – №3. – С.31–36.
11. Ручин А.Б., Егоров Л.В., Хапугин А.А., Артаев О.Н. Методы полевых экологических исследований: учеб. пособие. – Саранск, Пушта. – 2014. – 409 с.