COMPLEX PHYSICO-CHEMICAL ANALYSIS OF Hypogymnia physodes IN DIFFERENT PHYTOCENOSES

We studied the physiological and biochemical parameters as well as the elemental composition of Hypogymnia physodes samples from various phytocenoses differing in lighting conditions and air humidity. Under the conditions of severe shading in the spruce forest we observed in H. physodes thalli a significant increase in the content of chlorophyll a and nitrogen, the maximum value of the pheophytinization coefficient, and the minimum content of phenolic compounds. High insolation in birch and pine forests led to a decrease in the values of all the studied biochemical parameters, with the exception for phenolic compounds, the content of which was the highest under these conditions. AES-ICP analysis of H. physodes thalli revealed 20 elements (Al, B, Ba, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Pb, Sn, Sr, Ti, V, W, Zn). These elements were found in lichen samples from all the studied natural phytocenoses, with the exception of Mo, which was absent in the samples from black alder forest. The maximum concentration for almost half of the elements (Al, B, Fe, K, Mo, Na, Sn, Ti, V) were determined in the samples from the spruce forest, where, due to the high and more stable level of humidity, the thalli are oftener and longer presented in a hydrated state. Based on the analysis of the cross-correlation of the physiological and biochemical parameters and the metal concentration in the samples, a complex system of correlation relationships was established. The results indicate a high coordination of various physiological processes. A crucial role in the supporting of their consistency under the changing environmental conditions was found for chlorophyll a. The content of this pigment was associated with a more significant number of different physiological and biochemical parameters and element concentrations.

physico-chemical methods, ICP–AES method, photosynthetic pigments, chlorophyll a, chlorophyll b, pheophytinization, total nitrogen, phenolic compounds, antioxidant activity, elemental composition, metals, macroelements, microelements, Hypogymnia physodes, natural phytocenoses, correlation analysis

1. G. Sujetovienė. Recent Advances in Lichenology: Modern Methods and Approaches in Biomonitoring and Bioprospectio, 1, Berlin, Springer (2015) 87—118

2. G. Brunialti, L. Frati. Sci. Total Environ., 387, N 1-3 (2007) 289—300

3. A. Parzych, A. Zduńczyk, A. Astel. J. Elementol., 21, N 3 (2016) 781—795

4. Нгует Ле Тхи Бич, С. Е. Журавлева, П. В. Бондаренко, Э. М. Трухан. Аналитика, 4, № 35 (2017) 58—62

5. G. Sujetovienė, P. Smilgaitis, R. Dagiliūtė, J. Žaltauskaitė. Waste Manag., 85 (2019) 60—65

6. M. Jense, S. Chakir, G.B. Feige. Photosynthetica, 37, N 3 (1999) 393—404

7. L. Paoli, T. Pisani, S. Munzi, C. Gaggi, S. Loppi. Biologia, 65, N 5 (2010) 776—783

8. S. A. Pirintsos, L. Paoli, S. Loppi, K. Kotzabasis. Climat. Change, 107, N 3 (2011) 305—328

9. А. Ф. Мейсурова, А. А. Нотов, А. В. Пунгин. Журн. прикл. спектр., 84, № 6 (2017) 961—968 [A. F. Meysurova, A. A. Notov, A. V. Pungin. J. Appl. Spectr., 84, N 6 (2018) 1037—1043]

10. A. Vannini, L. Paoli, V. Nicolardi, L. A. Di Lella, S. Loppi. Acta Botan. Croat., 76, N 2 (2017) 171—176

11. F. Petruzzellis, T. Savi, S. Bertuzzi, A. Montagner, M. Tretiach, A. Nardini. Planta, 247, N 3 (2018) 705—714

12. E. Bianchi, L. Paoli, I. Colzi, A. Coppi, C. Gonnelli, L. Lazzaro, S. Loppi, A. Papini, A. Vannini, R. Benesperi. Mycolog. Progr., 18, N 3 (2019) 463—470

13. L. Paoli, A. Vannini, F. Monaci, S. Loppi. Chemosphere, 199 (2018) 655—660

14. А. Ф. Мейсурова, А.А. Нотов. Журн. прикл. спектр., 83, № 5 (2016) 794—802 [A. F. Meysurova, A. A. Notov. J. Appl. Spectr., 83, N 5 (2016) 832—839]

15. R. K. Port, M. I. Käffer, J. L. Schmitt. Environ. Sci. Pollut. Res., 25, N 33 (2018) 33667—33677

16. А. А. Дорофеев, Е. Р. Хохлова. Ландшафты Тверской области, Тверь, ТвГУ (2016)

17. J. D. Barnes, L. Balaguer, E. Manrique, S. Elvira, A. W. Davison. Environ. Experim. Botany, 32, N 2 (1992) 85—100

18. О. Л. Воскресенская, Е. А. Алябышева, М. Г. Половникова. Большой практикум по биоэкологии, ч. 1, Йошкар-Ола, Марийский гос. ун-т (2006)

19. A. Khadhri, M. Mendili, M. E. M. Araújo, M. R. Seaward. Symbiosis, 79, N 1 (2019) 25—31

20. A. Y. Yashin. Russ. J. Gen. Chem., 78, N 12 (2008) 2566—2571

21. ПНДФ 16.1:2.3:3.11-98. Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Москва, Государственный комитет РФ по охране окружающей среды (2005)

22. ГН 2.1.7.2041-06 “Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве” (2006)

23. A. Demirbas. Energy Sourc., 26, N 5 (2004) 499—506

24. В. И. Андросова, Е. Ф. Марковская, Е. В. Семенова. Успехи соврем. естествознания, 2 (2015) 120—125

25. Л. Х. Слонов, Т. Л. Слонов, З. М. Ханов. Эколого-физиологические особенности лишайников горной системы Центральной части Северного Кавказа, Нальчик, Эльбрус (2009)

26. K. A. Solhaug, M. Lind, L. Nybakken, Y. Gauslaa. Flora: Morphology, Distribution, Functional ecology of plants, 204, N 1 (2009) 40—48

27. E. Latkowska, J. Bialczyk, M. Wegrzyn, U. Erychleb. Allelopathy J., 47(2) (2019) 221—232

28. А. И. Щербакова. Вестн. Поволжского госуд. технол. ун-та. Сер. Лес. Экология. Природопользование, 4, N 40 (2018) 75—84

29. Н. В. Загоскина, Т. Н. Николаева, П. В. Лапшин, А. Г. Заварзина, А. А. Заварзин. Химия растит. сырья, 4 (2011) 245—249

30. G. Shrestha, L. L. St Clair. Polyphenols in Plants, Academic Press (2014) 53—62

31. Н. А. Голубкина, В. А. Лапченко, Е. В. Лапченко, Т. С. Науменко, Е. С. Крайнюк, Н. А. Багрикова. Бюллетень ГНБС, 130 (2019) 26—35

32. M. Barták, J. Hájek, J. Gloser. Photosynthetica, 38, N 4 (2001) 531—537

33. T. H. Nash III. Lichen Biology, Cambridge, Cambridge University Press (2008) 234—251

34. M. Hauck, A. Paul, S. Gross, M. Raubuch. Environ. Experim. Botany, 49, N 2 (2003) 181—191

35. M. Bačkor, S. Loppi. Biologia Plantarum, 53, N 2 (2009) 214—222

36. В. С. Жданов. Аквариумные растения, Москва, Лесная промышленность (1987)

37. H. G. M. Edwards, N. C. Russell, M. R. D. Seaward. Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 53, N 1 (1997) 99—105

38. M. Sacristan, M. Vivas, A. M. Millanes, B. Fontaniella, C. Vicente, M. E. Legaz. Communicating Сurrent Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology, Badajoz, Formatex Research Center (200) 213—219

39. R. J. Reid, J. E. Hayes, A. Post, J. C. R. Stangoulis, R. D. Graham. Plant, Cell Environ., 27, N 11 (2004) 1405—1414

40. M. K. Chettri, C.M. Cook, E. Vardaka, T. Sawidis, T. Lanaras. Environ. Experim. Botany, 39, N 1 (1998) 1—10

41. J. Garty, Y. Karary, J. Harel. Archiv. Environ. Contamin. Toxicol., 24, N 4 (1993) 455—460