Лаборатория экологии древесных растений

Заведующий лабораторией

Шавнин Сергей Александрович, доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник

Сотрудники

Семкина Лидия Александровна, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник

История лаборатории

С 1960 года начата закладка дендрологических коллекций растений под руководством доктора биологических наук Станислава Александровича Мамаева. Лаборатория выделена из состава отдела Ботанического сада в 1988 г. при организации института Леса УрО РАН. Заведующей лабораторией была избрана старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Лидия Александровна Семкина, которая участвовала в научных исследованиях и создании коллекций древесных растений с 1964 г. и была бессменным руководителем до 2018 года. В 2000 г. Л.А.Семкина защитила докторскую диссертацию на тему: «Внутривидовая изменчивость и популяционная экология древесных растений в связи с интродукцией». Это направление является частью научной школы член-корреспондента РАН С.А.Мамаева.

Основные направления исследований

Биологичеcкое разнообразие: проблемы интродукции, обогащение генофонда культурной флоры континентальных районов.

Создание и поддержание коллекций древесных растений.

Изучение биологии видов семейства Вересковых, Ивовых, Маслинных, Гортензиевых и Розоцветных, особенности их адаптации к местным условиям.

Использование метода аналитической селекции при создании интродукционных популяций наиболее декоративных и недостаточно устойчивых видов.

Изучение полиморфизма можжевельника обыкновенного и закономерностей его распространения и адаптации в горных условиях. Исследование состава пигментного аппарата хлоропластов хвои можжевельника.

Изучение распространения и встречаемости инвазивных видов в лесопарковой зоне г.Екатеринбурга.

Исследование особенностей и механизмов роста и морфогенеза деревьев родов Picea и Pinus, а также декоративных и других перспективных для хозяйственного использования видов деревьев и кустарников.

Изучение сезонно-возрастной динамики активности прикамбиального комплекса ствола дерева и состояния системы водно-минерального транспорта методом измерения электрического импеданса тканей.

Создание модели морфогенеза дерева сосны в виде набора формульных соотношений между биометрическими характеристиками роста.

Разработка и внедрение пакетов программ для обработки биологических наблюдений и экспериментов, в частности, решение задач кластеризации и аппроксимации при обработке многомерных данных.

Важнейшие научные достижения лаборатории

Проведена типификация названий ив и тополей, описанных из Гималаев и прилегающих районов на основании глубокого анализа литературы по мировой саликофлоре и изучения первоначального материала, использованного авторами для описания новых таксонов (иллюстраций и гербарных материалов). Уточнена номенклатура изученных таксонов, их систематическое положение и синонимия. Выполнено описание новых таксонов. В 2019 г. описан таксон – плакучая форма ивы остролистной Salix acutifolia f. pendula L.V. Belyaeva, N. Y. Stepanova et O. V. Epanch. В 2020 г. описаны два таксона – пестролистная форма ивы отогнутопочковой Salix recurvigemmata A.K.Skvortsov f. variegata Shumikh., O.V.Epanch. & I.V.Belyaeva, и гибридная ива Кирхнера Salix × kirchneri I.V.Belyaeva & O.V.Epanch. (S. glauca L. × S. nakamurana Koidz.). При испытании ив разных жизненных форм выявлена группа быстрорастущих и устойчивых образцов для рекультивации и плантационного выращивания.

Проанализирована декоративная долговечность культивируемых рододендронов. Установлено, что этот показатель определяется зимостойкостью и связан, помимо наследственных особенностей, также со спонтанным возникновением из адвентивных прикорневых побегов и столонов более зимостойких форм, которые возникают во вторичной меристеме побегов и из спящих почек под воздействием низких температур.

Исследовано влияние потепления климата на состояние фотосинтетического аппарата хвои деревьев сосны обыкновенной на примере лесной экосистемы, расположенной в зоне теплового влияния факела сжигания попутного газа на территории северотаежной подзоны (Ханты-Мансийский Автономный Округ – Югра). Впервые установлено, что повышение температуры среды на 1–2 градуса изменяет соотношение количества хлорофиллов и каротиноидов в мембранах хлоропластов и в осенне-зимний период усиливает защиту пигментного аппарата на уровне фотосистем 1 и 2 и их светособирающих комплексов от фотодеструкции.

Установлено наличие в сезонной динамике электрофизиологических показателей камбиального комплекса ствола сосны обыкновенной, сосны сибирской, ели обыкновенной и ели колючей нескольких этапов. Видоспецифичность сезонных изменений показателей указывает на существование спектра приспособительных реакций, реализуемых у отдельных видов хвойных в разной степени. Разработана гипотеза о связи электрофизиологических характеристик с фазами роста и дифференцировки клеток и тканей, объясняющая нелинейный характер сезонной динамики отдельных показателей.

Задачи и перспективы развития научных исследований лаборатории

Сохранение, реконструкция и пополнение коллекций, являющихся основой для теоретических и экспериментальных работ.

Изучение биологии и особенностей адаптации к местным условиям новых, проходящих первичное интродукционное испытание, видов и форм.

Получение ценных гибридов аркто - монтанных ив, их выращивание и изучение.

Изучение причин и механизмов возникновения отклонений от нормального роста и развития у сосны обыкновенной и других древесных растений. Создание модели роста и морфогенеза дерева (на примере сосны обыкновенной).

Изучение закономерностей роста и морфогенеза декоративных и хозяйственно ценных видов древесных растений.

Изучение распространения инвазивных видов древесных растений в лесопарках городов Среднего Урала.

Публикации лаборатории экологии древесных растений

1. Кожевников А.П. Опыт создания коллекции плодовых и декоративных культур. монография / А.П. Кожевников, С.В. Залесов. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т. 2018. – 206 с. ISBN 978-5-94984-663-6 usfeu.ru
2. Монтиле А.А., Юсупов И.А., Монтиле А.И., Шавнин С.А. Методический подход к изучению морфогенеза побегов деревьев на примере молодняков сосны обыкновенной, произрастающих в зоне влияния газового факела // Сибирский лесной журнал. 2018. № 3. С. 3-10.  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_35213661_86928689.pdf
3. Епанчинцева О.В. Опыт интродукции некоторых видов аркто-монтанных ив Южной Сибири в Ботаническом саду УрО РАН // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2018. № 17. С. 473-477. https://elibrary.ru/item.asp?id=35313210
4. Belyaeva I.V., Epanchintseva O.V., Kuzovkina Yu.A. Application of scientific names to plants in cultivation: Salicaceae sensu stricto // Систематические и флористические исследования Северной Евразии (к 90- летию со дня рождения проф. А.Г. Еленевского), 5–8 декабря 2018 г. – Том 3 / под общей ред. В.П. Викторова. – Москва : МПГУ, 2018. – С.150.  http://skvortsovia.uran.ru/2018/4203.pdf
5. Монтиле А.А., Монтиле А.И. Программа поиска формальных зависимостей и визуализации характера изменений количественных признаков // Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RUS 2018610169 01.11.2017  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_39278975_40158517.PDF
6. Шавнин С.А., Овчинников И.С., Голиков Д.Ю., Монтиле А.А., Галако В.Ф., Власенко В.Э. Явление поворота ствола в процессе роста у древесных растений (на примере Pinus sylvestris Ll. и Picea obovata Ldb.) //Сибирский экологический журнал. 2018. т. 25. № 1. с. 89-97.  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_32466471_62828805.pdf
7. Shavnin S.A., Ovchinnikov I.S., Golikov D.Y., Montile A.A., Galako V.A., Vlasenko V.E. Phenomenon of Trunk Twist during the Growth of Woody Plants (Using the Example of Pinus sylvestris L. and Picea obovata Ldb.) //Contemporary Problems of Ecology. 2018. Т. 11. № 1. С. 72-78. https://knepublishing.com/index.php/Kne-Life/article/view/3239/6852
8. Монтиле А.А., Юсупов И.А., Монтиле А.И., Шавнин С.А. Методический подход к изучению морфогенеза побегов деревьев на примере молодняков сосны обыкновенной, произрастающих в зоне влияния газового факела //Сибирский лесной журнал. 2018. № 3. С. 3-10.  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_35213661_18420693.pdf
9. Belyaeva, OlgaV. Epantchintseva, RafaëlH.A. Govaerts, KevinMcGinn, John Hunnex, YuliaA. Kuzovkina. The application of scientific names to plants in cultivation: Salix vitellina L. and related taxa (Salicaceae) // Skvortsovia – Vol. 4 (2), 2018. – pp. 42 –70.  http://skvortsovia.uran.ru/2018/4203.pdf
10. Семкина Л.А. Долговечность интродуцированных древесно-кустарниковых растений в условиях Урала //В сборнике: Ботаника в современном мире Труды XIV Съезда Русского ботанического общества и конференции. Русское ботаническое общество, Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, Дагестанский научный центр РАН, Горный ботанический сад ДНЦ РАН, Дагестанский государственный университет. 2018. С. 312-313  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_37329769_99959847.pdf
11. Shavnin S.A., Montile A.A., Montile A.I. Golikov D. Yu. Dynamics of Branch and Stem Apical Growth in the Progenies of Plus Pine Trees (Pinus sylvestris L.) // The Fourth International Scientific Conference Ecology and Geography of Plants and Plant Communities. KnE Life Science. 2018. P.197-203 https://knepublishing.com/index.php/Kne-Life/article/view/3239/6852
12. Монтиле А.А., Монтиле А.И., Шавнин С.А. Программа решения задачи классификации на основе анализа наборов кластерных конфигураций и средств визуальной обработки данных. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ. № 2017610856. 18.01.2017г.  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_39359273_16654641.PDF
13. Иванчина Л.А., Залесов С.В., Кожевников А.П. Разнообразие селекционных форм ели по строению коры в Прикамье // Вестник Казанского ГАУ №3(54). 2019. С.31-36.  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_41234652_61911446.pdf
14. Кожевников А. П. Внедрение древесных интродуцентов в состав подлеска лесопарков г. Екатеринбурга // Леса России и хозяйство в них / Уральский государственный лесотехнический университет. 2018. Вып. 4 (67). С. 49-56.  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_38469266_57792947.pdf
15. Ovsyannikov A. Yu., Koteyeva N. K. Seasonal movement of chloroplasts in mesophyll cells of two Picea species // Protoplasma volume 257, pages 183–195 (2020)  https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s00709-019-01427-6.pdf
16. Шавнин С.А., Овчинников И.С., Монтиле А.А., Голиков Д.Ю. Оценка формы ствола и кроны сосны обыкновенной по комплексу морфологических признаков // Лесоведение. 2019. № 1. С. 64-74. (SCOPUS)  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_36788877_25756814.pdf
17. Тишкина Е.А., Семкина Л.А. Состояние ценопопуляций Chamaecytisus ruthenicus (Fabaceae) в различных эколого-ценотических условиях на Cреднем и Южном Урале // Растительные ресурсы, 2019. Т.55, №4. С.1-10 (Web of Science)  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_41475877_35449502.pdf
18. Колесникова Е.И., Ильина А.Г., Епанчинцева О.В., Тишкина Е.А. Влияние глубины посадки на рост и развитие ив // Научное творчество молодежи – лесному комплексу России: [Электронный ресурс]: матер. XV Всерос. науч.-техн. конф. –Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2019. С. 396-398 https://elar.usfeu.ru/handle/123456789/8346
19. Епанчинцева О.В., Тишкина Е.А. Анализ прироста быстрорастущих ив после обрезки побегов // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. 2020. № 2 (59). С. 138-145. DOI: 10.34655/bgsha.2020.59.2.019  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_44121496_93480660.pdf
20. Кожевников А.П., Чермных А.И., Годовалов Г.А. Особенности распространения ценопопуляций Sorbus aucuparia L. в лесопарковой зоне г. Екатеринбурга // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 2 (82). С. 119-123.  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_42837696_47174661.pdf
21. Монтиле А.А., Тишкина Е.А. Количественная характеристика проявления признаков размера особей и диагностика состояния Cotoneaster lucida Schlecht в условиях урбаносферы г. Екатеринбурга // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 3 (83). С. 138-145. DOI: 10.37670/2073-0853-2020-83-3-138-145  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_43680067_41213204.pdf
22. Тишкина Е.А. Состояние ценопопуляций Chamaecytisus ruthenicus (Fisch.ex Wol.) Klask. в Керженском заповеднике Нижегородской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 2 (82). С. 114-119. DOI: 10.37670/2073-0853-2020-82-2-114-119  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_43680066_77516152.pdf
23. Шавнин С.А., Голиков Д.Ю., Монтиле А.А., Монтиле А.И. Краевой эффект, особенности роста и морфогенеза деревьев сосны обыкновенной в лесопарках и естественных насаждениях // Экология. 2020. № 3. С. 163-170.DOI: 10.31857/S0367059720030142  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_42636198_23813607.pdf
24. Монтиле А.И., Шавнин С.А., Монтиле А.А., Голиков Д.Ю. Анализ разнообразия морфотипов сосны обыкновенной в зоне краевого эффекта // В книге: Информационные технологии в исследовании биоразнообразия. материалы III Национальной научной конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения академика РАН П. Л. Горчаковского. Екатеринбург, 2020. С. 391-394.  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_44165592_70679910.pdf
25. Тишкина Е.А., Семкина Л.А. Исторические аспекты создания коллекции Syringa в Ботаническом саду УрО РАН г.Екатеринбурга // Syringa L.: коллекции, выращивание, использование (Сборник научных статей) – Санкт-Петербург, 2020. С.143-144
26. Irina V. Belyaeva, Olga V. Epanchintseva, Lidia A. Semkina Anew artificial hybrid – Salix . kirchneri i.v.Belyaeva & O.V. Epanch. (Salicaceae) // Skvortsovia: 6(3), 2020. С. 47 –73  http://skvortsovia.uran.ru/2020/6306.pdf
27. Монтиле А.А., Шавнин С.А., Монтиле А.И. Программа векторно-динамического анализа последовательных признаков. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ. № 2020619364. 17.08.2020 г.  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_43889516_46349313.PDF
28. Шавнин С.А., Юсупов И.А., Марина Н.В., Монтиле А.А., Голиков Д.Ю. Сезонные изменения содержания хлорофиллов и каротиноидов в хвое сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в зоне влияния теплового поля газового факела // Физиология растений. – 2021. – Т. 68, № 3. – С. 315-325. DOI: 10.31857/S0015330321020184 (WoS Core Collection) https://www.elibrary.ru/author_items.asp?authorid=509748&pubrole=100&show_refs=1&show_option=0
29. Тишкина Е.А., Семкина Л.А., Григорьев А.А. Экологическая пластичность пигментного комплекса хвои в горных и равнинных ценопопуляциях можжевельника обыкновенного // Лесоведение. – 2021. – Т. 4, № 4. – С. 354-362. DOI: 10.31857/S0024114821040100 (Scopus) https://www.elibrary.ru/author_items.asp?authorid=546519&pubrole=100&show_refs=1&show_option=0
30. Семкина Л.А., Тишкина Е.А. Влияние потепления климата на состояние инорайонных древесных видов в условиях Среднего Урала // Изв. вузов. Лесн. журн. – 2021, № 6. – С._______. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6 (WoS Core Collection) (в печати). Епанчинцева О.В., Тишкина Е.А., Монтиле А.А. Особенности роста и развития в первые годы выращивания различных таксонов рода Salix L. на урбанизированной территории Екатеринбурга // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. – 2021. – № 3(64). – С. 83–91. DOI: 10.34655/bgsha.2021.64.3.011 (ВАК).  https://www.elibrary.ru/download/elibrary_46661305_34876840.pdf
31. Епанчинцева О.В., Тишкина Е.А., Монтиле А.А. Опыт выращивания ив в различных почвенно-гидрологических условиях // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2021. – № 6(92). – С.________ (ВАК). (в печати)