ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2022-4-50-60ecodag-2661Research ArticleЭКОЛОГИЯ РАСТЕНИЙECOLOGY OF PLANTSМоделирование особенностей водного режима Juniperus excelsa M. Bieb при помощи экофизиологических параметров в условиях Южного берега КрымаModeling of various life processes of Juniperus excelsa M. Bieb to determine optimal growing conditions in the southern coast of Crimea, Russiahttps://orcid.org/0000-0002-4428-4944ПаштецкийА. В.PashtetskyA. V.

Андрей В. Паштецкий, кандидат экономических наук, лаборатория фитомониторинга

298648 Республика Крым, г. Ялта, пгт Никита, Никитский спуск, 52

Тел. +79892704070

Andrey V. Pashtetsky, Candidate of Economic Sciences, Phytomonitoring Laboratory

52 Nikitsky Spusk., Nikita, Yalta, Republic of Crimea, 298648

Tel. +79892704070

pashteckiy@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4111-152XИльницкийО. А.IlnitskyO. A.

Олег А. Ильницкий

Ялта

Oleg A. Ilnitsky 

Nikita, Yalta, Republic of Crimea

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Ордена Трудового Красного Знамени Никитский ботанический сад – Национальный научный центр РАН»National Scientific Centre, Labour Red Banner Order Nikita Botanical Gardens, Russian Academy of Sciences20222912202217450‐60Copyright © Паштецкий А.В., Ильницкий О.А., 20222022Паштецкий А.В., Ильницкий О.А.Pashtetsky A.V., Ilnitsky O.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/2661Цель

Цель. В связи с глобальным изменением климата и увеличением интенсивности аридизации региона Южного берега Крыма (ЮБК) необходимо изучить экофизиологическую реакцию Juniperus excelsa M. Bieb во время его интенсивной вегетации на воздействие внешних факторов среды, оказывающих большое влияние на особенности водного режима, позволяющих установить возможные оптимальные и неблагоприятные условия произрастания вида.

Материал и методы

Материал и методы. Измерения параметров внешней среды проводили с помощью беспроводной системы фитомониторинга. При статистической обработке данных использовались прикладные компьютерные программы. Моделирование и сглаживание двумерных данных проводилось по методам наименьших квадратов, робастной локально‐взвешенной регрессии и математической модели пошагового регрессионного анализа.

Результаты

Результаты. Для оценки экофизиологической реакции в период вегетации Juniperus excelsa M. Bieb на воздействие внешних факторов среды, мы применили математическую модель пошагового регрессионного анализа. В качестве зависимых переменных мы использовали относительную скорость водного потока в побеге (Sf, от. ед.) и диаметр побега (d, мм.), данные были получены с датчиков водного потока SF‐5P и датчиков SD‐10z. Независимыми переменными являлись основные факторы внешней среды. Доля дисперсии зависимой переменной, объясняемой применяемыми моделями составляет 98–99%.

Выводы

Выводы. Разработка модели на основе базы данных функций растений с соответствующими количественными характеристиками позволит в перспективе прогнозировать экологическое состояние конкретного ареала или региона в целом.

Aim

Aim. In connection with global climate change and an increase in the intensity of aridisation of the region of the southern coast of Crimea (SCC), the aim is to study the ecophysiological response of Juniperus excelsa M. Bieb is, during its intensive vegetative phase, and the impact of external environmental factors that greatly influence the characteristics of the water regime, which would allow the possible establishment of optimal and unfavorable conditions for the growth of the species.

Material and Methods

Material and Methods. Measurements of environmental parameters were carried out using a wireless phytomonitoring system. Applied computer programs were used for statistical data processing. Modeling and smoothing of two‐dimensional data was carried out using the least squares method, robust locally weighted regression and a mathematical model of stepwise regression analysis.

Results

Results. To assess the ecophysiological response to the impact of external environmental factors during the growing season of Juniperus excelsa M. Bieb, we applied a mathematical model of stepwise regression analysis. As dependent variables, we used the relative water flow velocity in the shoot (Sf, r.u.) and shoot diameter (d, mm), data were obtained from SF‐5P water flow sensors and SD‐10z sensors. The independent variables were the main environmental factors. The share of dispersion of the dependent variable, explained by the applied models, was determined as 98–99%.

Conclusions

Conclusions. The development of a model based on a database of plant functions with appropriate quantitative characteristics will make it possible in the future to predict the ecological state of a particular area or region as a whole.

Juniperus excelsa M. Bieb.экофизиологическая реакцияводный режимпрогнозоптимальныепредельные условия окружающей средыэкологическое состояниеJuniperus excelsa M. Bieb.ecophysiological responsewater regimeforecastoptimallimiting environmental conditionsecological stateReferencesАнненков А.А., Иванов В.Ф., Хохрин А.В. Акимов Ю.А. Методические рекомендации по изыскательским работам для проектирования объектов озеленения в Крыму. Ялта, 1984. 26 c.Annenkov A.A., Ivanov V.F., Khokhrin A.V. Akimov Yu.A. Metodicheskie rekomendatsii po izyskatel'skim rabotam dlya proektirovaniya ob`ektov ozeleneniya v Krymu [Guidelines for survey work for the design of landscaping objects in the Crimea]. Yalta, 1984, 26 p. (In Russian)Ларина Т.Г. О структуке фитоценозов формaции Jnipereta excelsae в Горном Крыму // Экология. 1980. N 4. С. 38–44.Larina T.G. On the structure of phytocenoses of the Jnipereta excelsae formation in the Crimean Mountains. Ekologiya [Ecology]. 1980, no. 4, pp. 38–44. (In Russian)Ильницкий О. А. Плугатарь Ю. В. Взаимосвязь динамикии интенсивности транспирации Pinus nigra subsp. pallasiana с фотосинтезом, температурой хвои и некоторыми факторами внешней среды в ходе вегетации в условиях ЮБК // Биология растений и садоводство: теория, инновации. 2019. N 1(150). С. 5–12. DOI: 10.36305/2019-1-150-5-12.Ilnitsky O.A. Plugatar Yu.V. Relationship between dynamics and transpiration intensity of Pinus nigra subsp. pallasiana with photosynthesis, needle temperature and some environmental factors during vegetation in the conditions of the South Coast. Plant Biology and Horticulture: Theory, Innovations, 2019, no. 1 (150), pp. 5–12. (In Russian) DOI 10.36305/2019-1-150-5-12Чернявская И.В., Толстикова Т.Н., Еднич Е.М. Представители рода Juniperus excelsa L в Ботаническом саду Адыгейского государственного университета // Вестник АГУ. 2015. N 4 (171). С. 79–86.Chernyavskaya I.V., Tolstikova T.N., Ednich E.M. Representatives of the genus Juniperus excelsa L in the Botanical Garden of the Adyghe State University. Vestnik AGU [Bulletin of ASU]. 2015, iss. 4(171), pp. 79–86. (In Russian)Григоров А.Н. Естественное возобновление и возрастная структура насаждений можжевельника высокого в заповеднике «Мыс Мартьян» // Труды Никитского ботанического сада. 1980. Т. 81. С. 35–44.Grigorov A.N. [Natural renewal and age structure of high juniper plantations in the reserve "Cape Martyan"]. In: Trudy Nikitskogo botanicheskogo sada [Proceedings of the Nikitsky Botanical Garden]. 1980, vol. 81, pp. 35–44. (In Russian)Kint V., Aertsen W., Fyllas N.M., Trabucco A., Janssen E., Özkan K., Muys B. Ecological traits of Mediterranean tree species as a basis for modelling forest dynamics in the Taurus mountains, Turkey. Ecological Modelling. 2014. V. 286. P. 53–65.Kint V., Aertsen W., Fyllas N.M., Trabucco A., Janssen E., Özkan K., Muys B. Ecological traits of Mediterranean tree species as a basis for modelling forest dynamics in the Taurus mountains, Turkey. Ecological Modelling. 2014, vol. 286, pp. 53–65.Ена А.В., Фатерыга А.В. Красная книга Республики Крым. Растения, водоросли, грибы. Симферополь: ООО «ИТ «АРИАЛ», 2015. 480 с.Ena A.V., Fateryga A.V. Krasnaya kniga Respubliki Krym. Rasteniya, vodorosli, griby [Red Book of the Republic of Crimea. Plants, algae, fungi]. Simferopol, "ARIAL" Publ., 2015, 480 p. (In Russian)Özkan K., Gulsoy S., Aerts R., Muys B. Site properties for Crimean juniper (Juniperus excelsa) in semi-natural forests of south western Anatolia // Turkey. J. Environ. Biol. 2010. V. 31. P. 97–100.Özkan K., Gulsoy S., Aerts R., Muys B. Site properties for Crimean juniper (Juniperus excelsa) in semi-natural forests of south western Anatolia, Turkey. J. Environ. Biol. 2010, vol. 31, pp. 97–100.Elhag M., Bahrawi J. Evaluation of the transpiration character of Juniperus macrocarpa as an invasive species in western Crete. Applied ecology and environmental research. 2018. V. 16(2). P. 1659–1672. DOI: 10.15666/aeer/1602_16591672Elhag M., Bahrawi J. Evaluation of the transpiration character of Juniperus macrocarpa as an invasive species in western Crete, Greece. Applied ecology and environmental research, 2018, vol. 16(2), pp. 1659–1672. DOI: 10.15666/aeer/1602_16591672Кайбеяйнен Э.Л., Пелконен П. Оптимизация фотосинтеза и транспирации у неотделенных листьев ивы на плантациях быстрого возобновления // Физиология растений. 2007. Т. 54. С. 350–355.Kaibeyaynen E.L. Optimization of photosynthesis and transpiration in non-separated willow leaves on plantations of rapid renewal. Fiziologiya rastenii [Plant Physiology]. 2007, vol. 54, pp. 350–355. (In Russian)Кайбеяйнен Э.Л. Параметры световой кривой фотосинтеза у Salix dasyclados и их изменение в ходе вегетации// Физиология растений. 2009. Т. 56(4). С. 490–499.Kaibeyaynen E.L. Parameters of the light curve of photosynthesis in Salix dasyclados and their changes during the growing season. Fiziologiya rastenii [Plant Physiology]. 2009, vol. 56(4), pp. 490–499. (In Russian)Larсher W. Physiological Plant Ecology: Ecophysiology and Stress Physiology of Functional Groups. Heidelberg: Springer-Verlag, 2003, 506 p.Larсher W. Physiological Plant Ecology: Ecophysiology and Stress Physiology of Functional Groups. Heidelberg, Springer-Verlag, 2003, 506 p.Дроздов С.Н., Попов Е.Г., Курец В.К. Влияние света и температуры на нетто-фотосинтез и дыхание Betula pendula var. pendula и Betula pendula var. carelica (Betulaceae) // Ботанический журнал. 1995. Т. 80. N3. С. 60–64.Drozdov S.N., Popov E.G., Kurets V.K. Influence of light and temperature on net photosynthesis and respiration of Betula pendula var. pendula and Betula pendula var. carelica (Betulaceae). Botanicheskii zhurnal [Botanical Journal]. 1995, vol. 80, no. 3, pp. 60–64. (In Russian)Дроздов, С.Н., Курец В.К. Некоторые аспекты экологической физиологии растений. Петрозаводск: ПетрГУ, 2003. 172 c.Drozdov S.N., Kurets V.K. Nekotorye aspekty ekologicheskoi fiziologii rastenii [Some aspects of ecological plant physiology]. Petrozavodsk, PetrGU, 2003, 172 p. (In Russian)Ильницкий О.А., Плугатарь Ю.В., Паштецкий А.В. Динамика интенсивности фотосинтеза Jupinerus excelsa M. Bieb и факторов внешней среды в ходе вегетации вида в условиях Южного берега Крыма //Российская сельскохозяйственная наука. 2020. N 2. С. 17–20. DOI: 10.31857/S2500-2627-2020-2-17-20Ilnitsky O.A., Plugatar Yu.V., Pashtetsky A.V. Dynamics of the intensity of photosynthesis of Jupinerus excelsa M. Bieb and environmental factors during the vegetation of the species in the conditions of the Southern Coast of Crimea. Russian Agricultural Science. 2020, no. 2, pp. 17–20. DOI: 10.31857/S2500-2627-2020-2-17-20Ильницкий О.А., Плугатарь Ю.В., Паштецкий А.В. Особенности водного обмена Juniperus excelsa M. Bieb в условиях прогресирующей почвенной засухи Южного берега Крыма // Биология растений и садоводство: теория, инновации. 2019. N 3(152). С. 5–14. DOI: 10.36305/2019-3-152-5-14Ilnitsky O.A., Plugatar Yu.V., Pashtetsky A.V., Features of water exchange of Juniperus excelsa M. Bieb under conditions of progressive soil drought on the southern coast of Crimea. Biology of Plants and Horticulture: Theory, innovation, 2019, no. 3 (152), pp. 5–14. (In Russian) DOI: 10.36305/2019-3-152-5-14Ильницкий О.А., Плугатарь Ю.В., Корсакова С.П. Методология, приборная база и практика проведения фитомониторинга. Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2018. 233 c.Ilnitsky O.A., Plugatar Yu.V., Korsakova S.P. Metodologiya, pribornaya baza i praktika provedeniya fitomonitoringa [Methodology, instrument base and practice of phytomonitoring]. Simferopol, "ARIAL" Publ., 2018, 233 p. (In Russian)Ильницкий О.А., Плугатарь Ю.В., Паштецкий А.В., Гиль А.Т. Влияние летней засухи в условиях Южного берега Крыма на фотосинтез и водный режим Quercus pubescens Willd // Биология растений и садоводство: теория, инновации. 2021. N 3(160). С. 7–16. DOI: 10.36305/2712-7788-2021-3-160-7-16Ilnitsky O.A., Plugatar Yu.V., Pashtetsky, A.V., Gil A.T. Effect of summer drought in the conditions of the Southern coast of Crimea on photosynthesis and water regime of Quercus pubescens Willd. Biology of plants and gardening: theory, innovation. 2021, no. 3 (160), pp. 7–16. (In Russian) DOI: 10.36305/2712-7788-2021-3-160-7-16Ильницкий О.А., Корсакова С.П., Плугатарь Ю.В. Взаимосвязь между некоторыми экофизиологическими характеристиками хурмы Восточной (Diospyros kaki L.) и условиями внешней среды // Сборник научных трудов Государственного Никитского ботанического сада. 2016. Т. 142. С. 84–101.Ilnitsky O.A., Korsakova S.P., Plugatar Yu.V. The relationship between some ecophysiological characteristics of Eastern persimmon (Diospyros kaki L.) and environmental conditions. In: Sbornik nauchnykh trudov Gosudarstvennogo Nikitskogo botanicheskogo sada [Collection of scientific works of the State Nikitsky botanical garden]. 2016, vol. 142, pp. 84–101. (In Russian)Nevzat Gürlevik, Ayşe Deligöz, Dilek Yıldız Effects of irrigation and fertilization on the growth of juniper seedlings Der Einfluss von Bewässerung und Düngung auf das Wachstum von Wacholdersämlingen // Austrian Journal of Forest Science Centralblatt fur das gesamte Forstwesen. 2014. V. 3. P. 171–190.Nevzat Gürlevik, Ayşe Deligöz, Dilek Yıldız Effects of irrigation and fertilization on the growth of juniper seedlings Der Einfluss von Bewässerung und Düngung auf das Wachstum von Wacholdersämlingen. Austrian Journal of Forest Science Centralblatt fur das gesamte Forstwesen. 2014, heft 3, pp. 171–190.Meletiou-Christou M.S., Rhizopoulou S. Leaf functional traits of four evergreen species growing in Mediterranean environmental conditions // Acta Physiol. Plant. 2017. V. 39. N 1, pp. 34–46. DOI: 10.1007/s11738-016-2330-4.Meletiou-Christou M.S., Rhizopoulou S. Leaf functional traits of four evergreen species growing in Mediterranean environmental conditions. Acta Physiol. Plant. 2017, vol. 39, no. 1, pp. 34–46. DOI: 10.1007/s11738-016-2330-4Плугатарь Ю. В., Ильницкий О. А., Корсакова С. П., Паштецкий А. В. Экологический фитомониторинг: исторический экскурс, состояние и перспективы // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2015. N 114. С. 7–13.Plugatar Yu.V., Ilnitsky O.A., Korsakova S.P., Pashtetsky A.V. Ecological phytomonitoring: historical digression, state and prospects. Byulleten' Gosudarstvennogo Nikitskogo botanicheskogo sada [Bulletin of the State Nikitsky Botanical Garden]. 2015, no. 114, pp. 7–13. (In Russian)Aylin Güney, Roman Zweifel, Semra Türkan, Reiner Zimmermann. Drought responses and their effects on radial stem growth of two co-occurring conifer species in the Mediterranean mountain range [Annals of Forest Science]. 2020, vol. 77, pp. 105. Available at: https://annforsci.biomedcentral.com/articles/10.1007/s13595-020-01007-2 (accessed 24.09.2020)Aylin Güney, Roman Zweifel, Semra Türkan, Reiner Zimmermann. Drought responses and their effects on radial stem growth of two co-occurring conifer species in the Mediterranean mountain range. [Annals of Forest Science]. 2020, vol. 77, 105 p. Available at: https://annforsci.biomedcentral.com/articles/10.1007/s13595-020-01007-2 (accepted: 24.09.2020)Abdallah M.A.B., Durfee N., Mata-Gonzalez R., Ochoa C.G., Noller J.S. Water Use and Soil Moisture Relationships on Western Juniper Trees at Different Growth Stages. [Water]. 2020, vol. 12, article id: 1596 Available at: https://www.mdpi.com/2073-4441/12/6/1596 (accepted 31.05.2020)Abdallah M.A.B., Durfee N., Mata-Gonzalez R., Ochoa C.G., Noller J.S. Water Use and Soil Moisture Relationships on Western Juniper Trees at Different Growth Stages. [Water]. 2020, vol. 12, article id: 1596. Available at: https://mdpires.com/d_attachment/water/water-12-01596/article_deploy/water-12-01596.pdf?version=1591263763 (accepted: 31.05.2020)Ильницкий О.А., Паштецкий А.В., Гиль А.Т. Особенности роста Jupinerus excelsa M. Bieb в условиях полевого вегетационного опыта Южного берега Крыма // Биология растений и садоводство: теория, иннвации. 2020. V. 2 (155). С. 94–101. DOI: 10.36305/2712-7788-2020-2-155-94-101Ilnitsky O.A., Pashtetsky A.V., Gil A.T. Features of the growth of Juniperus excelsa M. Bieb in the conditions of field vegetation experience of the Southern coast of Crimea. Biology of plants and gardening: theory, innovations, 2020, no. 2 (155), pp. 94–101. (In Russian) DOI: 10.36305/2712-7788-2020-2-155-94-101

The authors declare that there are no conflicts of interest present.