Выпуск №41

Статьи выпуска:

  1. Дополнение к Красной книге растений Ростовской области

    Ермолаева О. Ю., Федяева В. В., Шмараева А. Н., Карасева Т. А., Шишлова Ж. Н.

    DOI:10.18522/2308-9709-2022-41-1

    Семейство Fabaceae Lindl. входит в четвёрку крупнейших по количеству видов семейств семенных растений природной флоры Ростовской области. В областную Красную книгу внесено 18 видов Fabaceae из 7 родов, что составляет 9,9 % от общего числа включённых в неё видов покрытосеменных растений. Объектами изучения являлись популяции ряда видов семейства Fabaceae: Astragalus calycinus M. Bieb., Astragalus pubiflorus (Pall.) DC., Astragalus tanaiticus K. Koch, Calophaca wolgarica (L. fil.) DC., Caragana scythica (Kom.) Pojark., Hedysarum grandiflorum Pall. Исследования проводились в соответствии с программой мониторинга редких и исчезающих видов растений и грибов на территории Ростовской области в период 2014–2022 гг. В результате была получена и обобщена информация, уточняющая и дополняющая сведения о распространении, численности популяций, принятых мерах охраны вышеперечисленных таксонов. В частности, было выявлено более 30 новых местонахождений этих видов, в том числе в новых административных районах Ростовской области и на новых особо охраняемых природных территориях; описано впервые или повторно суммарно более 70 ценопопуляций. В результате многолетнего мониторинга установлено, что категории статуса редкости Astragalus calycinus, A. pubiflorus, A. tanaiticus, Calophaca wolgarica, Caragana scythica, Hedysarum grandiflorum в Красной книге Ростовской области адекватны характеру их распространения и состоянию популяций в Ростовской области.

    Представленные в статье материалы послужат основой для написания новых видовых очерков в процессе подготовки третьего издания Красной книги Ростовской области, выпуск которого планируется в 2024 г.

    Ключевые слова: Fabaceae; Astragalus calycinus M. Bieb.; Astragalus pubiflorus (Pall.) DC.; Astragalus tanaiticus K. Koch; Calophaca wolgarica (L. fil.) DC.; Caragana scythica (Kom.) Pojark.; Hedysarum grandiflorum Pall; Красная книга; Ростовская область; популяция.

    Supplement to the Red List of plants of the Rostov region

    Supplement to the Red List of plants of the Rostov region

    Ermolaeva Olga Yuryevna, Fedyaeva Valentina Vasilyevna, Shmaraeva Antonina Nikolaevna, Tatiana Aleksandrovna Karaseva, Shishlova Zhanna Nikolaevna

    Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia

    e-mail: oyermolaeva@sfedu.ru

    DOI:10.18522/2308-9709-2022-41-1

    Abstract. The family Fabaceae Lindl. is one of the four largest families of seed plants of the natural flora of the Rostov region in terms of the number of species. The regional Red List contains 18 species of Fabaceae from 7 genera, which is 9,9 % of the total number of angiosperm species included in it. Our objects of study were populations of a number of species of the Fabaceae family Astragalus calycinus M. Bieb., Astragalus pubiflorus (Pall.) DC., Astragalus tanaiticus K. Koch, Calophaca wolgarica (L. fil.) DC., Caragana scythica (Kom.) Pojark., Hedysarum grandiflorum Pall. The research was carried out in accordance with the monitoring program of rare and endangered species of plants and fungi in the Rostov region in the period from 2014 to 2022. As a result of the study, information was obtained and summarized, which clarified and supplemented data on the distribution of species, the number of populations, and the measures taken to protect the above-mentioned taxa. In particular, more than 30 new localities of these species were identified, including in new administrative districts of the Rostov region and in new specially protected natural areas; described for the first time or repeatedly in total more than 70 cenopopulations. As a result of many years of monitoring, it was found that the categories of rarity status Astragalus calycinus, A. pubiflorus, A. tanaiticus, Calophaca wolgarica, Caragana scythica, Hedysarum grandiflorum in the Red List of the Rostov Region are adequate to the nature of their distribution and the state of populations in the Rostov Region. The materials presented in the article will serve as the basis for writing new species essays in the process of preparing the third edition of the Red List of the Rostov Region, which is planned to be released in 2024.

    Keywords: Fabaceae; Astragalus calycinus M. Bieb.; Astragalus pubiflorus (Pall.) DC.; Astragalus tanaiticus K. Koch; Calophaca wolgarica (L. fil.) DC.; Caragana scythica (Kom.) Pojark.; Hedysarum grandiflorum Pall; Red List; Rostov region; population.

  2. Дорзовентральная асимметрия фотосинтетических параметров листьев Ficus benjamina в условиях температурного стресса: эффекты синего и красного светодиодного освещения

    Ядронова О. Я., Лысенко В. С., Чохели В. А., Вардуни Т. В., Кириченко Е. Ю., Игнатова М. А., Тарик Е. П.

    DOI:10.18522/2308-9709-2022-41-2


    Листья большинства видов наземных растений имеют выраженную дорзовентральную ассиметрию, определяемую анатомическими различиями палисадного и губчатого мезофилла, а также локализацией устьиц. В то же время функциональные различия этих двух видов фотосинтезирующей ткани изучены слабо, вне связи с характерными для них основными анатомическими признаками. Параметры фотосинтеза листьев Ficus benjamina исследованы в условиях адаксиального и абаксиального освещения синим и красным актиничным светом, с применением импульсно-модулированной (PAM) флуориметрии (измерение квантового выхода фотосистемы II, Fv/Fm, Fv/Fm), методов измерения скорости ассимиляции CO2 (P) в проточной камере и двухчастотной Фурье-фотоакустической спектроскопии. С помощью фотоакустических исследований рассчитаны кислородные коэффициенты фотосинтеза как отношение скорости фотолитического выделения кислорода к величине фотохимически сохраняемой энергии (ΨO2). Показано, что температурный стресс (39°С) оказывал незначительное и недостоверное влияние на величины Fv/Fm и Fv/Fm  вне зависимости от цвета и направления актиничного света (адаксиально или абаксиально). Однако величины Р и ΨO2 снижались под воздействием температурного стресса и в результате замены красного света на синий. При этом стресс и синий свет усиливали дорзовентральную ассиметрию листьев по показателям Р и ΨO2. Предположили, что реакция на синий свет обусловлена проникновением синего света на меньшую глубину листа, где он возбуждает фотосинтез преимущественно в палисадном мезофилле, в большей степени приспособленном для аноксигенного фотосинтеза, тогда как красный свет проникает на большую глубину, в губчатый мезофилл, и поэтому более эффективен для возбуждения оксигенного фотосинтеза. Фактически, реакция листьев растений F. benjamina на синий свет и температурный стресс заключалась в увеличении доли аноксигенного фотосинтеза (вероятно за счет циклического транспорта электронов вокруг фотосистемы II), более выраженного в  палисадном мезофилле по сравнению с губчатым мезофиллом.

    Ключевые слова: палисадный мезофилл; губчатый мезофилл; квантовая эффективность; фотосистема II; фотоакустический метод; ассимиляция CO2.

    Dorsoventral asymmetry of photosynthetic parameters of Ficus benjamina leaves under temperature stress: effects of blue and red LED lighting

    Dorsoventral asymmetry of photosynthetic parameters of Ficus benjamina leaves under temperature stress: effects of blue and red LED lighting

    Yadronova Olga1, Vladimir Lysenko1*, Vasiliy Chokheli1, Tatyana Varduny1, Evgeniya Kirichenko1, Maria Ignatova1, Ekaterina Tarik1; * vs958@yandex.ru

    1Southern Federal University, Academy of Biology and Biotechnology, Rostov-on-Don, Russia

    DOI:10.18522/2308-9709-2022-41-2

    Abstract

    Leaves of most land plant species have a pronounced dorsoventral asymmetry determined by the anatomical differences of the palisade and spongy mesophyll as well as by the localization of the stomata. At the same time, the functional differences of these two types of photosynthetic tissue are poorly studied, out of connection with their basic anatomical features. Photosynthetic parameters of Ficus benjamina leaves were investigated under adaxial and abaxial illumination with blue and red actinic light, using pulse-modulated (PAM) fluorimetry (measurements of quantum yield of photosystem II; Fv/Fm, F'v/F'm), dual-frequency Fourier-photoacoustic spectroscopy and evaluations of CO2 assimilation rate (P) in a flow chamber. Oxygen coefficients of photosynthesis were calculated using photoacoustic studies as the ratio of the rate of photolytic oxygen evolution to the value of photochemically stored energy (YO2). Temperature stress (39°C) has been shown to have a small and unsignificant effect on Fv/Fm and F'v/F'm values regardless of color and direction of actinic light (adaxially or abaxially). However, P and YO2 values decreased under temperature stress and as a result of replacing red light with blue light. At the same time, stress and the blue light increased the dorsoventral asymmetry of leaves evaluated by P and YO2 values. We hypothesized that such a response to blue light is due to the fact that the blue light is able to penetrate to a lesser depth of the leaf, where it excites photosynthesis mainly in the palisade mesophyll, which is more adapted to the anoxygenic photosynthesis, whereas the red light penetrates to a greater depth, in the spongy mesophyll, and is therefore more effective in exciting the anoxygenic photosynthesis. In fact, response of F. benjamina leaves to the blue light and temperature stress was to increase the proportion of anoxygenic photosynthesis (probably occurring due to the cyclic electron transport around photosystem II), that appeared to be more pronounced in the palisade mesophyll compared to the spongy mesophyll.

    Keywords: palisade mesophyll; spongy mesophyll; quantum yield; photosystem II; photoacoustic method; CO2 assimilation.

  3. Биобетон как антропогеннная биокосная система. Обзор

    Чмыхало В. К., Золотухин П. В., Гунасекаран Мурали, Чистяков В. А.

    DOI:10.18522/2308-9709-2022-41-3

    Бетон как наиболее популярный материал, использующийся при строительстве, не лишен недостатков, напрямую связанных с его применением. Одним из таких недостатков является процесс растрескивания железобетонных конструкций, ведущий к снижению ожидаемого срока эксплуатации и дополнительным расходам на ремонт и восстановление. Однако существуют сорта бетона, способные к восстановлению и самообновлению. Данная способность реализуется за счет активности, обитающих в толще бетона бактерий. Стремление к имитации естественных самовосстанавливающихся структур ведет к созданию искусственных или антропогенных форм биокосного вещества. Примером этого процесса является разработка и внедрение самовосстанавливающихся бетонных смесей с использованием биологических компонентов, как например бактерий или их метаболитов. Данный обзор рассматривает механизмы бактериально-опосредованных процессов восстановления кальцита, методики введения живых организмов в бетонную матрицу, а также основные проблемы и ограничения, препятствующие широкому использованию биобетонов.

    Ключевые слова: биобетон; биокосное вещество; самообновляемые материалы; биовосстановление кальцита

    Bioconcreate – anthropogenic bioinert substance

    Bioconcreate – anthropogenic bioinert substance

     Chmykhalo V.K.1,2, Zolotukhin P.V.1,2, Gunasekaran M.3, Chistyakov V.A.1

     

    1 Academy of Biology and Biotechnology, Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia, vkchmykhalo@icloud.com

    2 Biomedical Innovation LLC, Rostov-on-Don, Russia

    2 Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University (SPbPU), St. Peterburg, Russia,

    DOI: 10.18522/2308-9709-2022-41-3

    Annotation:

    Concrete, as the most popular material used in construction, is not without drawbacks directly related to its use. One of these is the process of cracking of reinforced concrete structures, leading to a decrease in the expected service life and additional costs for repairs and restoration. However, there are varieties of concrete that are capable of restoration and self-renewal. This ability is realized due to the activity of bacteria living in the thickness of concrete. The desire to imitate natural self-healing structures leads to the creation of artificial or anthropogenic forms of bioinert matter. An example of this process is the development and implementation of self-healing concrete mixes using biological components such as bacteria or their metabolites. This review considers the mechanisms of bacterial-mediated calcite reduction processes, methods for introducing living organisms into the concrete matrix, as well as the main problems and limitations that prevent the widespread use of bioconcretes.

    Keywords: bioconcrete; bioinert substance; self-renewable material; calcite bioreduction

  4. О распределении химических элементов минеральной части почвы в структурных фракциях черноземов и урбостратоземов Ростовской агломерации

    Тагивердиев С. С., Сальник Н. В.

    DOI:10.18522/2308-9709-2022-41-4

     

    Аннотация. Исследование было направлено на обнаружение элементов валового химического состава почв, дифференцированно распределяющихся по структурным фракциям, а также на выявление закономерностей их распределения. Объектами выступали черноземы и урбостратоземы Ростовской агломерации. Для получения структурных фракций использовали метод Саввинова (сухое просеивание). В полученных фракциях проводили специальную пробоподготовку, затем методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии анализировали валовой состав. В урбостратоземах, сформированных на погребенных черноземах, обнаружена дифференциация содержания некоторых элементов относительно структурных фракций. При этом в профильном отношении закономерности зачастую сохраняются вне зависимости от горизонта. Исключением являются горизонты урбик, облегченного гранулометрического состава (URл), поскольку почвообразовательными процессами задеты слабо, а структура таких почв еще не устойчива.

    Элементы, которые не отличаются дифференциацией, это либо составляющие основу почв, так называемые элементы почвенного скелета (Si, Al, Fe, Ti, Ca, Mg), либо микроэлементы, унаследованные в составе минералов от материнской породы, которые не привносятся в процессе антропогенного воздействия. В черноземах элементами склонными к дифференциации по структурным фракциям являются: As, Pb, Co. В урбостратоземах таких элементов существенно больше, в него входят: Pb, As, Cu, Zn, Ni, Cr, Co.

    Ключевые слова: чернозем, урбостратозем, валовой химический состав, почвенные агрегаты, тяжелые металлы.

    Distribution of gross chemical composition in structural fractions of chernozems and urbostratozems of Rostov agglomeration

    Distribution of gross chemical composition in structural fractions of chernozems and urbostratozems of Rostov agglomeration

    Tagiverdiev Suleiman S.1, Salnik Nadezhda V.1

     1 Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia

    stagiverdiev@sfedu.ru , salnik@sfedu.ru

     

    DOI:10.18522/2308-9709-2022-41-4

     

    Abstract. The study was aimed at detecting the elements of the gross chemical composition of soils, differentiated by structural fractions, as well as at identifying the patterns of their distribution. The objects were chernozems and urbostratozems of the Rostov agglomeration. Savvinov's method (dry sieving) was used to obtain structural fractions. Special sample preparation was carried out in the obtained fractions, and then the bulk composition was analyzed by X-ray fluorescence spectrometry. In the urbostratozems formed on the buried chernozems, the differentiation of the content of some elements with respect to the structural fractions was found. At the same time, the profile patterns are often preserved regardless of the horizon. The exceptions are the horizons of urbic, light granulometric composition (URL), since soil-forming processes are weakly affected, and the structure of such soils is not yet stable.

    Elements that are not differentiated are either constituents of soil base, so called elements of soil skeleton (Si, Al, Fe, Ti, Ca, Mg), or microelements inherited as minerals from parent rock, which are not brought in during anthropogenic impact. In chernozems, elements prone to differentiation by structural fractions are: As, Pb, Co. In urbostratozems such elements are significantly more, it includes: Pb, As, Cu, Zn, Ni, Cr, Co.

    Keywords: chernozem, urbostratozem, gross chemical composition, soil aggregates, heavy metals