Інтродукція тропічних та субтропічних рослин в умовах захищеного ґрунту Криворіжжя та їх використання у фітодизайні

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ БОТАНІЧНИЙ САД ім. М.М. ГРИШКА

УДК 581.522.4:635.982

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

ІНТРОДУКЦІЯ ТРОПІЧНИХ ТА СУБТРОПІЧНИХ РОСЛИН
В УМОВАХ ЗАХИЩЕНОГО ҐРУНТУ КРИВОРІЖЖЯ
ТА ЇХ ВИКОРИСТАННЯ У ФІТОДИЗАЙНІ

03.00.05 - ботаніка

БОЙКО Людмила Іванівна

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі інтродукції та акліматизації рослин Криворізького ботанічного саду НАН України.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор, член-кореспондент НАН України ЧЕРЕВЧЕНКО Тетяна Михайлівна, Національний ботанічний сад ім. М. М. Гришка НАН України, почесний директор.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор ВОЛГІН Сергій Олександрович, Львівський національний університет імені Івана Франка, завідувач кафедри ботаніки;

кандидат біологічних наук Жила Алла Іванівна, Національний ботанічний сад ім. М. М. Гришка НАН України, старший науковий співробітник відділу тропічних та субтропічних рослин.

Захист відбудеться 04.12.2009 р. о_12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.215.01 при Національному ботанічному саду ім. М. М. Гришка НАН України за адресою: 01014, м. Київ, вул. Тімірязєвська,1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного ботанічного саду ім. М. М. Гришка НАН України: 01014, м. Київ, вул. Тімірязєвська, 1.

Автореферат розісланий 03.11.2009 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наук Н. І. Джуренко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Інтродукція рослин є одним із наукових напрямків, спрямованих на вирішення цілої низки практичних завдань. Серед пріоритетних завдань є охорона довкілля, що в умовах антропогенного навантаження стає дедалі актуальнішим. В наш час промислові підприємства та їх комплекси займають 25-50 % міської території (Эст. организация произв. среды на пром. предпр., 1985). Проведені екологами та медиками багатьох країн дослідження доводять, що саме забруднення довкілля продуктами промислових підприємств провокує більшість проблем зі здоров'ям. Озеленення інтер'єрів - один із шляхів оптимізації умов існування та діяльності людини, оскільки в приміщеннях люди перебувають 21-22 години на добу (за даними ВОЗ). Особливої актуальності набуває проблема комплексного підходу до фітодизайну (Гродзінський, 1979). Низкою дослідників науково обґрунтований асортимент та технологія вирощування рослин в інтер'єрах різного функціонального призначення (Черевченко, 1980; Сніжко, 1983; Богатир, 1986; Демидов, 1985; Горницька, 1994; Харитонова, 2005). Проте на сучасному рівні фітодизайн вимагає подальшого розширення асортименту новими стійкими, високодекоративними видами тропічних та субтропічних рослин. Тому пошук нових (іноді відомих, але практично не задіяних у фітодизайні) рослин, спроможних тривалий час успішно існувати в умовах інтер'єрів, в більшості випадків близьких до екстремальних, у наш час набуває особливого значення. Саме в процесі інтродукції вивчаються специфічні та неспецифічні особливості реалізації адаптивного потенціалу нових видів за межами їх природних ареалів. Інтродукція видів тропічної та субтропічної флори цікава тим, що рослини часто вирощуються в захищеному ґрунті в нерегульованих умовах, які інколи знаходяться на межі їх пристосувальних можливостей. В таких несприятливих, а іноді й екстремальних умовах, можливий прояв тих пристосувальних спроможностей виду, які досить рідко зустрічаються в оптимальних умовах природного ареалу. На основі дослідження адаптивних стратегій декоративних тропічних та субтропічних рослин, особливостей росту та розвитку, анатомічної та фізіологічної специфіки можливо виявити шляхи підвищення їх адаптаційної здатності в умовах інтер'єрів різного типу. Прикладом високого рівня адаптивних стратегій є родовий комплекс Pittosporum Banks et Soland. ex Gaertn. Для успішного використання рослин даного роду в цілях фітодизайну недостатньо відомостей щодо їх еколого-біологічних особливостей, що визначає актуальність та практичне значення роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась у рамках бюджетних тем відділу інтродукції та акліматизації рослин Криворізького ботанічного саду НАН України: “Інтродукція видів і форм рослин іншорайонної та місцевої флори та відбір перспективних для використання в оптимізації техногенного середовища Кривбасу та в народному господарстві” (№ 0193U017899); ”Інтродукція рослин природної та культурної флори з метою збереження біологічного різноманіття та оптимізації техногенних ландшафтів Правобережного степового Придніпров'я” (№ 0199U001192); ”Збереження, збагачення і вивчення біологічного різноманіття при інтродукції рослин у промисловому Кривбасі з метою використання інтродуцентів в оптимізації техногенного середовища” (№ 0104V000046).

Мета та завдання досліджень. Мета роботи - встановити адаптивні реакції декоративних тропічних та субтропічних рослин різних систематичних груп, ареалів та життєвих форм в нерегульованих умовах захищеного ґрунту та інтер'єрах Кривбасу, виявити асортимент рослин з високим рівнем адаптивних стратегій та визначити межу їх чутливості до факторів зовнішнього середовища.

Для досягнення мети були поставлені наступні завдання:

- провести оцінку таксономічного складу колекції та дослідити адаптивні реакції видів різних систематичних груп;

- здійснити аналіз ботаніко-географічного поширення інтродукованих видів колекції та поведінку рослин з різних ареалів;

- проаналізувати видовий склад колекції за формами росту та адаптивні реакції рослин різної форми росту;

- дослідити особливості росту, розвитку, цвітіння та плодоношення рослин видів роду Pittosporum Banks et Soland. ex Gaertn. в умовах захищеного ґрунту;

- вивчити морфологічні особливості рослин видів роду Pittosporum та формування їх пагонової системи;

- з'ясувати адаптивні зміни представників роду Pittosporum в ході онтогенезу;

- дослідити адаптаційний потенціал рослин видів роду Pittosporum на основі аналізу морфолого-анатомічних особливостей рослин в умовах інтер'єрів різного типу.

Об'єкт досліджень - види тропічних та субтропічних рослин, інтродуковані у Криворізькому ботанічному саду.

Предмет досліджень - адаптивні реакції інтродукованих видів тропічної та субтропічної флори в нерегульованих умовах захищеного грунту та інтер'єрів промислових підприємств Кривбасу.

Методи досліджень - ботаніко-географічні, еколого-морфологічні, інтродукційні, фенологічні спостереження, біометричні, математично-статистичні, метод родових комплексів.

Наукова новизна отриманих результатів. Проведений систематичний, ботаніко-географічний та еколого-морфологічний аналіз колекційного фонду та виявлені особливості адаптивних реакцій рослин різних систематичних груп, різних ареалів та життєвих форм в нерегульованих умовах захищеного ґрунту. Здійснений порівняльний аналіз еколого-біологічних особливостей декоративних тропічних та субтропічних рослин в умовах оранжереї та інтер'єрів. Проведена інтегральна оцінка успішності інтродукції тропічної та субтропічної флори. Вперше простежений розвиток рослин видів роду Pittosporum від початкових етапів онтогенезу до цвітіння і плодоношення та досліджені особливості формування пагонової системи. Розглянуті анатомо-морфологічні особливості листкової пластинки рослин видів роду Pittosporum в зв'язку з різними умовами вирощування. Вперше досліджені кількісні параметри фотосинтетичного апарату рослин видів роду Pittosporum у промислових інтер'єрах.

Практичне значення отриманих результатів. Створена колекція тропічних та субтропічних рослин, яка нараховує 960 таксонів. Вона є генофондом для флористичного збагачення асортименту рослин захищеного ґрунту та служить основою для фітодизайну інтер'єрів різного призначення Кривбасу. Колекція є базою для проведення науково-просвітницьких екскурсій, лекцій та лабораторних занять для студентів вищих навчальних закладів. На основі отриманих експериментальних даних розроблені практичні рекомендації стосовно використання тропічних та субтропічних рослин у фітодизайні, як в плані асортименту, так і урізноманітнення форм і прийомів їх використання в інтер'єрах різного призначення.

Особистий внесок здобувача. Робота є самостійним дослідженням здобувача. Опрацьована необхідна для досліджень література, проведені експериментальні дослідження. Проведена обробка та аналіз отриманих результатів та сформульовані висновки за результатами досліджень. Публікації переважно одноосібні. В наукових працях, написаних у співавторстві, права співавторів не порушені.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації були представлені на: Міжнародній науковій конференції „Охорона генофонду рослин в Україні” (Кривий Ріг, 1994); науковій конференції, присвяченій 160-річчю Ботанічного саду ім. акад. О. В. Фоміна „Роль ботанічних садів у збереженні рослинного різноманіття” (Київ, 1999); Міжнародній науковій конференції „Міські сади і парки: минуле, сучасне і майбутнє” (Львів, 2001); Міжнародній науковій конференції, присвяченій 70-річчю з дня заснування ЦБС „Ботанические сады: состояние и перспективы сохранения, изучения, использования биологического разнообразия растительного мира” (Мінськ, 2002); Міжнародній науковій конференції, присвяченій 135-річчю БС ОНУ ім. І. І. Мечникова (Одеса, 2002); сесії Ради ботанічних садів „Репродуктивна здатність рослин як основа їх збереження і поширення в Україні” (Львів, 2004); XII з'їзді Українського Ботанічного товариства (Одеса, 2006); Міжнародній науковій конференції „Цветоводство без границ'' (Харків, 2006); Міжнародній науковій конференції „Современные проблемы фитодизайна” (Бєлгород, 2007); Міжнародній науковій конференції „Навашинські читання” (Київ, 2007); Міжнародній науковій конференції “Сохранение биоразнообразия тропических и субтропических растений” (Київ, 2009).

Публікації. Результати досліджень висвітлені в 39 публікаціях, з них 10 - у фахових журналах, що входять до переліку ВАК України, брошур - 1, тези та матеріали конференцій, з'їздів.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, шести розділів, висновків, списку використаних літературних джерел (205 джерел) та додатку. Робота викладена на 177 сторінках, містить 20 таблиць, 42 рисунки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури. Проведений огляд основних історичних етапів інтродукції тропічних та субтропічних рослин в захищений ґрунт. Поданий огляд літературних джерел з вивчення біоекологічних особливостей інтродуцентів тропічної та субтропічної флори, який свідчить про наявність великої кількості досліджень в даному напрямку. Переглянуті відомості щодо використання інтродуцентів тропічної та субтропічної флори в інтер'єрах різного функціонального призначення.

Відомості щодо ритмів росту та розвитку рослин видів роду Pittosporum в умовах оранжерейної культури у доступній літературі відсутні. Дані про початкові етапи розвитку рослин даного роду фрагментарні. Відсутні дані щодо морфолого-анатомічних особливостей рослин роду в умовах оранжерейної культури та в інтер'єрах різного функціонального призначення.

Об'єкти, матеріали та методи досліджень. Експериментальна частина роботи виконувалась на базі колекції тропічних та субтропічних рослин Криворізького ботанічного саду НАН України. При створенні колекції використовували метод родових комплексів (Русанов, 1950), ботаніко-географічного районування Землі (Разумовський, 1980). Таксономічну приналежність видів визначали за системою А. Л. Тахтаджяна (1987). Життєві форми рослин досліджували за біоморфологічною класифікацією (Смирнова, 1980). Спостереження за ростом, розвитком рослин проводили за “Методикой фенологических наблюдений в ботанических садах СССР” (1979). Для встановлення мікрокліматичних умов в оранжереї користувалися психрометром МБ-4М - відносної вологості повітря, люксметром Ю-116 - освітленості. Дослідження етапів онтогенезу проводили згідно з методиками Т. О. Работнова (1950), О. О. Уранова (1967), І. Г. Серебрякова (1962), Ф. М. Куперман (1977). Оцінку успішності інтродукції здійснювали за методикою І. П. Горницької (1999). Морфологічна термінологія наведена згідно атласів з описової морфології вищих рослин (Федоров, Кирпичников, Артюшенко, 1956, 1962, 1990). Анатомічні дослідження проводилися за методикою Р. П. Барикіної, Т. Д. Веселової, А. Г. Девятова (2000). Вміст фотосинтетичних пігментів визначали спектрофотометричним методом В. Ф. Гавриленко, М. Є. Ладигіна, Л. М. Хандобина (1975). При виконанні робіт з фітодизайну використовували методики В. В. Сніжко (1983), І. П. Горницької (1995). Для оцінки достовірності отриманих результатів використані методи математичної статистики (Зайцев, 1984).

Колекційні фонди тропічних та субтропічних рослин криворізького ботанічного саду НАН України.

Характеристика екологічних параметрів утримання інтродуцентів в оранжереї. Особливістю процесу інтродукції в умовах Криворізького ботанічного саду (КБС) є нерегульованість умов утримання рослин. За нашими спостереженнями для оранжереї КБС характерна сезонна та добова динаміка температури повітря та ґрунту. Як правило, значної дії низьких позитивних температур (вдень +8⁰С… +13⁰С, вночі +3⁰С…+8⁰С) зазнають рослини протягом осінньо-зимового періоду. Для весняного та осіннього періодів характерні значні добові коливання (10⁰С…20⁰С), тоді як в умовах тропічної зони різниця між нічними і денними температурами незначна (3,2-4,9⁰С). Відносна вологість повітря в оранжереї протягом року в межах 55-95 %. Максимальні значення ступеня освітленості спостерігаємо у весняні та літні місяці (1100-25000 лк). Мінімальний рівень освітленості характерний для осінньо-зимового періоду і становить 100-7000 лк, що для більшості інтродуцентів, особливо для світлолюбивих рослин, суттєво недостатньо для забезпечення нормальної життєдіяльності. На основі досліджень забезпеченості процесу фотосинтезу оптимумами факторів (вологість, температура, освітленість) можна зробити висновки, що основним лімітуючим фактором для життєдіяльності інтродуцентів в умовах оранжереї КБС є сумарна взаємодія світлового та температурного режимів.

Систематичний і кількісний склад колекційного фонду. Формування колекції розпочато з 1983 року. Колекційний фонд нараховує 960 таксонів, які відносяться до 310 родів з 94 родин (табл. 1). Відділ Magnoliophyta в колекції представлений рослинами, що відносяться до 300 родів з 85 родин (всього 940 таксономічних одиниць).

Ботаніко-географічний аналіз колекції. Встановлено, що більшість досліджуваних видів (60,4 %) походять з субтропічної зони. Аналіз розподілу інтродукованих видів за континентами показав, що переважна кількість їх походить з Америки та з Африки (рис. 1.). Всі інтродуковані рослини походять з 33 ботаніко-географічних провінцій. За кількістю інтродукованих нами видів найбільш вирізняються Вест-Індська, Деканська, Сіамська, Центральнобразильська, Індонезійська, Капська, Мексиканська, Південнобразильська ботаніко-географічні провінції.

Еколого-морфологічна характеристика рослин колекційного фонду. Аналіз колекційних видів за напрямком росту показав, що рослин з ортотропною формою росту в колекції - 40 %, з плагіотропною - 48 %, з гетеротропною - 12 %. В межах цих трьох груп в колекції представлено всі 8 форм росту (за О. С. Смирновою) для квіткових рослин (табл. 2).

Виявлено, що найбільше в колекції повзучих полеглих рослин - 23,9 %; кущоподібні повзучі та полеглі трави становлять 23,3 %; кущі - 16 %; дерева - 14,8 %.

Аналіз поведінки рослин в умовах захищеного ґрунту.

Особливості фенології рослин різних систематичних груп. При вивченні ритмів розвитку інтродукованих рослин особлива увага була приділена дослідженню періоду спокою (його наявність, тривалість та варіювання). Встановлено, що найбільша кількість видів, яким притаманний щорічний відносний спокій це рослини з родин Cactaceae, Asclepiadaceae, Urticaceae, Amaryllidaceae, Euphorbiaceae, Araliaceae, Arecaceae, Acanthaceae (від 46 % до 90 % з наявних в колекції видів). Суттєве значення для успішної інтродукції мають терміни початку та кінця періоду спокою. Види, у яких період відносного спокою припадає на період мінімальних температур повітря та ґрунту, низького ступеня освітленості та короткого фотоперіоду, виявилися більш витривалими та перспективними при інтродукції. В нашій колекції це рослини з родин Arecaceae, Bromeliaceae, Commelinaceae, Pittosporaceae, Cactaceae, Dracаenaceae, Asphodelаceae. Цілорічний ріст, в умовах інтродукційного пункту, більш притаманний рослинам з родин Araceae, Piperaceae, Aizoaceae, Asteraceae, Begoniaceae, Crassulaceae, Dracaenaceae та дещо в меншій мірі з родин Araliaceae, Agavaceae, Asphodelaceae, Acanthaceae, Euphorbiaceae. У значної частки рослин родин Araceae, Piperaceae, Moraceae, Asphodelaceae, Bromeliaceae, яким властивий цілорічний ріст, при зниженні температури повітря до 10-15⁰С, ми спостерігали настання вимушеного спокою. Види, яким властива така адаптивна стратегія, виявилися більш витривалими та перспективними при інтродукції. Спостереження за цвітінням та плодоношенням інтродукованих рослин показало, що в колекції щорічно цвіте 56 % видів (враховуючи рослини з періодичним цвітінням, цей показник зростає до 60 %). Зав'язування плодів та утворення схожого насіння відмічені у 40 % видів (рослини з родин Acanthaceae, Araceae, Arecaceae, Bromeliaceae, Commelinaceae, Cactaceae, Crassulaceae, Pittosporaceae, Piperaceae, Euphorbiaceae). Самосів дають 3,5 % (від кількості квітучих рослин). Високий рівень самосіву в умовах оранжереї КБС характерний для рослин родин Acanthaceae, Amaryllidaceае, Crassulaceae, Commelinaceae.

Найбільша кількість рослин, що отримали показник успішності 51-70 балів (за шкалою І. П. Горницької), належать до родин Araceae, Bromeliaceae, Mоraceae, Piperaceae, Crassulaceae, Cactaceae, Asphodelaceae.

Особливості феноритмів рослин з різних ареалів. З тропічної зони найбільша кількість інтродукованих нами рослин, що мають щорічний відносний спокій, походять з Амазонської, Вест-Індської, Мозамбікської, Гвінейської, Індонезійської, Деканської провінцій. В субтропічній зоні це переважно вихідці з Флоридської, Мексиканської, Південнобразильської ботаніко-географічних провінцій.

Здатність інтродукованих рослин до вимушеного спокою, в умовах інтродукційного пункту, найбільш характерна вихідцям з Сіамської, Деканської, Центральнобразильської та Вест-Індської провінцій (тропічна зона) та рослинам, що походять з Новозеландської, Східноавстралійської, Середземноморської, Калахарської та Капської провінцій (субтропічна зона).

Дослідження плодоношення інтродукованих нами рослин з тропічної зони показало, що плодоносять та дають схоже насіння 17-32 % видів (в залежності від певної ботаніко-географічної провінції) від загальної кількості квітучих. Найбільшу кількість інтродукованих рослин, що утворюють схоже насіння, відмічаємо по Вест-Індській (32 %), Сіамській (30 %), Гвінейській (29 %) провінціях. З субтропічної зони кількість колекційних видів, що плодоносять та дають схоже насіння, по провінціях коливаються в межах 8-55 %. Вирізняються Мадагаскарська (55 %), Мексиканська (55 %), Середземноморська (44 %), Капська (32 %) та Південнобразильська (27 %) провінції. Найбільша кількість рослин в колекції, що дають самосів, походять з Вест-Індської, Мозамбікської, Капської та Південнобразильської провінцій.

Аналіз успішності інтродукції дослідних рослин показав, що в тропічній зоні найвищий відсоток успішно інтродукованих видів характерний для Вест-Індської, Центральнобразильської, Сіамської та Індонезійської провінцій. В субтропічній зоні це рослини з Південнобразильської, Мексиканської, Капської провінцій.

Особливості феноритмів рослин різних форм росту. Дослідження показали, що серед всієї кількості інтродукованих видів рослин з ортотропною формою росту щорічний відносний спокій властивий 69,9 % видів; серед колекційних рослин з гетеротропною формою росту їх - 67,8 %.

Серед досліджуваних видів найбільший відсоток рослин, що здатні до вимушеного спокою мають ортотропну форму росту (14,6 %). Цілорічний ріст більш притаманний повзучим полеглим та кущоподібним повзучим травам, тобто рослинам з плагіотропною формою росту, яких серед досліджуваних видів майже половина (40,2 %).

Фенологічні спостереження за розвитком репродуктивної фази у рослин різної форми росту свідчать, що в умовах оранжереї КБС найбільша частка видів, що утворюють плоди, має ортотропну форму росту (майже 33 %). У видів з плагіотропною та гетеротропною формою росту частка таких рослин відповідно близько 26 % та 22 %. Здатність давати самосів більш характерна для повзучих полеглих та кущоподібних полеглих трав, тобто, видів з плагіотропним ростом (9,1 %). З точки зору біоморфологічної структури найбільший відсоток видів з успішною оцінкою інтродукції мають плагіотропну форму росту (83,8 %).

Родовий комплекс Рittosporum banks et soland. Ex gaertn., як приклад високого рівня адаптивних стратегій.

Біологічні особливості. Рід включає 150 видів, що поширені в тропічних та субтропічних районах Африки, Азії, Нової Зеландії, Полінезії. В колекції КБС досліджується 8 видів та садова форма (табл. 3). Інтродуковані види походять з 4 ботаніко-географічних провінцій. Всі дослідні рослини отримали високий показник успішності інтродукції (від 50 до 75 балів: згідно шкали мінімальний показник успішності інтродукції - 40, максимальний - 100 балів) (Горницька, 1999).

Ріст та розвиток рослин роду Pittosporum в умовах захищеного ґрунту. За даними фенологічних спостережень, не дивлячись на різко змінну напруженість умов утримання (як в оранжереї, так і в різних інтер'єрах), рослини здатні циклічно проходити всі фенологічні фази, змінюючи при цьому дати настання та тривалість основних фенологічних фаз. Особливо помітні зміни відмічаємо у тривалості періоду спокою. Найсуттєвіша різниця тривалості періоду спокою відмічена у вихідців з Японо-Китайської провінції: у P. tobira вона становить 84 дні (мін. 37, макс. 121), P. tobira v. variegatum - 88 днів (38-126), P. heterophyllum 72 дні (37-109). Для видів, що походять з Новозеландської ботаніко-географічної провінції характерна менша різниця у тривалості періоду спокою по роках (P. undulatum - 28 днів (69-97), P. tenuifolium - 22 (65-87), P. viridiflorum - 15 (43-58). Для всіх дослідних рослин виявлені два періоди активного росту пагонів (I-III та VI-VIII місяці). Відмічено, що з 9 наявних в колекції таксонів щорічно цвітуть рослини 6 таксонів: P. tobira, P. tobira var. variegatum, P. heterophyllum, P. undulatum, P. viridiflorum, P. sahnianum. Найбільш тривале цвітіння характерне для P. heterophyllum - 66 днів та P. tobira - 64 дні. Найкоротший період цвітіння у P. undulatum, який становить 22 дні та у P. viridiflorum - 12 днів. таксономічний морфологічний тропічний адаптаційний

Морфологічна характеристика. Дослідження показали, що коренева система у всіх дослідних рослин роду стрижнева. Корені округлі в розрізі, галуження до 3 порядку. Стебло циліндричне, здерев'яніле. Листкорозміщення чергове. Довжина міжвузля на річному пагоні варіює у різних видів від 0,8 до 3,0 см; на верхівці пагона, у більшості досліджених рослин, міжвузля вкорочені до 0,1-0,5 см. Листкова пластинка ланцетоподібна, суцільна або злегка по краю хвиляста, завдовжки від 4,00,19 см у P. viridiflorum до 10,80,64 см у P. undulatum. Для листкової пластинки характерне опушення як адаксіальної, так і абаксіальної поверхні. Трихоми у всіх дослідних рослин двох типів: гіллясті розпростерто двовершинні та прості ниткоподібні. Щільність трихом варіює у різних видів (від 1,460,16 у P. tobira v. variegatum до 310,3111,7 у Р. crassifolium). Квітки зібрані у суцвіття простий зонтик або щиток. Квітка трубчаста, п'ятипелюсткова, чашечка п'ятичленна (з різним ступенем опушення). Колір квітки буває білим, жовтим або червоним у різних видів. Плід - багатонасінна тригнізда коробочка.

Морфоструктура пагонової системи. Дослідження морфологічних особливостей рослин роду доводить, що всі основні показники їх пагонової системи мають однотипну структуру. Напрямок росту основної осі у всіх дослідних видів - ортотропний, головна вісь представлена стовбуром, що формується довгими метамерами, галуження - плейохазіальне. Морфологічний тип рослин видів P. tobira, P. tobira var. variegatum, P. undulatum, P. sahnianum, P. viridiflorum, P. heterophyllum - ортотропне плейохазіальне кущоподібне довгометамерне дерево (рис. 2.). У видів P. tenuifolium, P. crassifolium, P. eugenioides формування пагонової системи йде за такою ж схемою, але спостерігаються деякі особливості. Зокрема, перше галуження хоча і відбувається плейохазіально, все ж знаходиться вище від поверхні землі, ніж у попередніх видів. Потовщення осьового пагона відбувається інтенсивніше, ніж пагонів наступних порядків галуження. До того ж, відмічається значно інтенсивніший ріст річних пагонів, завдяки чому формується дещо відмінний архітектурний вигляд рослини. Морфологічний тип рослин цих видів - довгометамерне плейохазіальне дерево.

Онтогенез рослин роду Pittosporum в умовах захищеного ґрунту. Дослідження індивідуального розвитку рослин видів роду Pittosporum показали, що для них характерний надземний тип проростання. Перші проростки з'являються на поверхні ґрунту (в залежності від виду) на 15-35 день після посіву (рис. 3).

Цей період найкоротший (15-19 днів) у P. undulatum, найтриваліший у P. sahnianum (30-35 днів). За тривалістю прегенеративного періоду досліджені рослини розподіляємо на дві групи: рослини з прегенеративним періодом 2 - 3 роки - P. tobira, P. tobira var. variegatum, P. sahnianum, P. undulatum, P. viridiflorum; рослини з прегенеративним періодом тривалістю 6-8 років - P. crassifolium, P. eugenioides, P. tenuifolium.

Аналіз морфолого-анатомічних особливостей рослин видів роду Рittosporum в інтер'єрах

Морфологічна мінливість пагону та листкової пластинки. На основі фенологічних спостережень та аналізу біометричних показників деяких морфологічних ознак рослин роду Pittosporum в оранжереї КБС та промисловому і службовому типах інтер'єрів були виявлені видові реакції на умови утримання.

Дослідження особливостей формування річного пагона у дослідних рослин в умовах оранжереї та різного типу інтер'єрах виявило пригнічення ростових процесів в умовах промислового інтер'єру. Так, річний приріст пагонів досліджуваних рослин у промислових цехах в 2-3 рази менший порівняно з рослинами, що утримувалися в умовах оранжереї. Особливо різке зниження приросту пагонів, у порівнянні з контролем (оранжерея), спостерігали у P. tenuifolium (на 17 см), P. crassifolium (на 14 см) P. eugenioides (на 4 см); найменші зміни відмічені у P. undulatum, P. tobira, Р. heterophyllum (рис. 4.). Зафіксоване також видовження міжвузль на річному пагоні у видів, що вирощувалися у службовому і, особливо, в умовах промислового інтер'єрів.

Для збереження декоративності та функціонування рослин як біофільтрів надзвичайно важливим є такий показник, як кількість листків, сформованих на річному пагоні. Дослідження показали, що у рослин, які знаходились у промисловому та службовому інтер'єрах їх кількість була в 1,5-3 рази менша порівняно з вирощеними в оранжереї (рис. 5). За цим показником найменші зміни зафіксовані у P. tobira, P. tobira var. variegatum, P. undulatum, P. eugenioides.

Аналіз морфологічних параметрів листкової пластинки дослідних рослин видів роду Pittosporum свідчить про те, що рослини, які культивувались в умовах службового інтер'єру, проявили значно вищу адаптаційну спроможність, порівняно з рослинами, що знаходилися у промисловому інтер'єрі. Так, довжина листкових пластинок досліджуваних видів в умовах службового інтер'єру була в середньому на 18-32 % більша, порівняно з рослинами, які вирощувались у промисловому інтер'єрі. Аналогічні результати отримані відносно показників ширини листкових пластинок. В умовах промислового інтер'єру найсуттєвіші відмінності, щодо розмірів листкових пластинок, зафіксовані у P. tobira, P. tenuifolium, P. crassifolium.

Отже, рослини дослідних видів, у яких відбулися найменші зміни розмірів листкової пластинки, є найбільш перспективними для впровадження в умови службового та промислового інтер'єрів, а саме P. heterophyllum, P. undulatum та P. tobira var. variegatиm.

Дослідження опушення листкових пластинок в умовах оранжереї та промислового інтер'єру виявило, що найменших змін щодо кількості трихом на 1,5 см² площі адаксіальної поверхні листкової пластинки зазнали види P. crassifolium та P. eugenioides. Ознаки ксероморфності особливо зросли у P. tobira var. variegatum та P. heterophyllum.

Анатомо-морфологічні особливості будови листків та фотосинтетичного апарату. Анатомічні дослідження листкової пластинки рослин роду Pittosporum показали, що листок у всіх досліджених видів має дорзо-вентральний тип. Адаксіальна та абаксіальна епідерма у всіх досліджених видів роду (як в умовах оранжереї так і у промисловому інтер'єрі) одношарова (рис. 6).

Товщина листка у рослин роду Pittosporum має значні відмінності в залежності від видової приналежності (від 199,3±1,85 у P. undulatum до 498,6±2,86 у P. crassifolium). У всіх рослин, що знаходилися у промисловому інтер'єрі відмічається зменшення товщини листкової пластинки (табл. 4). Найістотніших змін цей показник зазнає у рослин видів P. undulatum (76,6 % від контролю), P. еugenioides (86,4 % від контролю), тобто у видів з тоншою листковою пластинкою. Меншою мірою потоншуються листки у рослин товстолистих видів P. heterophyllum (98 % від контролю), P. crassifolium (95,9 % від контролю), P. tobira var. variegatum (95,2 % від контролю). Зміна товщини листкової пластинки у всіх рослин в умовах промислового типу інтер'єру відбувається головним чином за рахунок зменшення товщини мезофілу. У всіх видів, за винятком P. еugenioides, P. undulatum, товщина зменшувалася переважно за рахунок стовпчастого мезофілу. Зменшення товщини стовпчастої паренхіми в умовах промислового інтер'єру відбулося внаслідок зменшення як кількості шарів паренхіми, так і розмірів самих клітин.

Дослідженнями функціонального стану фотосинтетичного апарату встановлено, що умови промислового інтер'єру негативно впливають на вміст пігментів. Це проявляється у зміні кількісних показників вмісту хлорофілів і каротиноїдів у листках одного й того ж виду за різних умов вирощування. Примітка: 1 - контроль

Результати аналізів свідчать, що вміст хлорофілу а у всіх дослідних рослин, що знаходилися в умовах промислового інтер'єру, зменшувався (табл. 5) і становив у різних видів 39-95 % до контролю. Найсуттєвіше кількість хлорофілу а зменшувалася у P. crassifolium, P. heterophyllum. Зміни ж вмісту хлорофілу в у рослин різних видів були неоднозначні. Виявлене зменшення хлорофілу в (30-65 % до контролю) у P. crassifolium, P. undulatum, P. tobira var. variegatum, P. heterophyllum. У таких видів, як P. eugenioides, P. tobira, P. tenuifolium, навпаки, спостерігали збільшення кількості хлорофілу в (110-188 % до контролю), що пояснюється здатністю деяких рослин синтезувати більш стійкий хлорофіл в в умовах недостатнього освітлення. Для більшості досліджених видів характерним було зменшення вмісту каротиноїдів в умовах промислового інтер'єру. Винятком були лише види P. undulatum, P. tobira var. variegatum, у яких відмічаємо значне збільшення каротиноїдів, що свідчить про адаптацію рослин до умов промислового інтер'єру.

Таким чином, отримані дані про морфолого-анатомічні показники листків, пігментної системи та особливості їх змін показують, що рослини даного роду досить пластичні, мають широку амплітуду пристосувальних реакцій в умовах промислових інтер'єрів. Виявлено, що всі дослідні види роду Pittosporum мають високий адаптаційний потенціал, проте найменші зміни більшості анатомо-морфолого-фізіологічних показників, відмічені у P. undulatum, P. eugenioides, P. heterophyllum, P. tobira. Саме ці види виділяємо як найбільш перспективні для озеленення службових та промислових інтер'єрів.

Використання декоративних рослин для озеленення інтер'єрів різного типу.

Характеристика екологічних параметрів різних типів інтер'єрів Кривбасу. На основі проведеного аналізу інтер'єрів Кривбасу за типами та напруженістю екологічних параметрів виділені наступні типи інтер'єрів на Криворіжжі - службовий, промисловий, санаційний та виробничий (табл. 6).

Асортимент рослин та прийоми і форми його використання в інтер'єрах Кривбасу. Вивчені еколого-біологічні особливості та виявлені адаптивні реакції інтродуцентів тропічної та субтропічної флори дали можливість значно розширити асортимент та форми його використання для цілей фітодизайну інтер'єрів Кривбасу. Рекомендовано використовувати таку форму фітодизайну, як створення фітокомпозицій типу “Тропічний ліс”, “Ліс помірної зони”, “Пустельний ландшафт”, “Скельний ландшафт”, “Сад бромелій” та інші. На основі аналізу адаптивних змін колекційних рослин при різних умовах утримання встановлені межі застосування того чи іншого типу фітокомпозицій. Розроблений асортимент тропічних та субтропічних рослин з колекції саду для промислового, виробничого, службового та санаційного типів інтер'єрів Кривбасу.

ВИСНОВКИ

В дисертації представлені результати комплексних досліджень біологічних та декоративних властивостей рослин видів колекції тропічних та субтропічних рослин КБС. Досліджений їх адаптивний потенціал та феноритми і перспективи використання у фітодизайні. Виділений родовий комплекс Pittosporum як прояв високого рівня адаптивних стратегій при озелененні інтер'єрів.

1. Інтродуковані види колекції походять з 33 ботаніко-географічних провінцій, з яких найбільш перспективними, за кількістю інтродукованих видів, виявилися в тропічній зоні Вест-Індська (13 %), Деканська (7 %), Сіамська (6 %), Центральнобразильська (6 %), Індонезійська (6 %) провінції. В субтропічній зоні це Капська (13 %), Мексиканська (11 %), Південнобразильська (7 %) ботаніко-географічні провінції. В цілому 60,4 % видів колекції - вихідці з субтропічної зони, а 39,6 % походять з тропічної зони.

2. Встановлено, що рослин з ортотропною формою росту в колекції 40 %; з плагіотропною 48 %; з гетеротропною 12 %.

3. Виявлено, що більш витривалими та перспективними при інтродукції є види, у яких щорічний період відносного спокою припадає на період мінімальних температур повітря та ґрунту, низького ступеня освітленості та короткого фотоперіоду. Це рослини родин Cactaceae, Asclepiadaceae, Urticaceae, Amaryllidaceae, Euphorbiaceae, Araliaceae, Arecaceae, Acanthaceae (від 46 % до 90 % з наявних в колекції видів), а також види, яким властивий вимушений спокій (рослини з родин Araceae, Piperaceae, Moraceae, Asphodelaceae, Bromeliaceae).

4. Виявлено, що повний цикл розвитку проходять рослини інтродуковані з Мадагаскарської (55 % від загальної кількості інтродукованих по провінції), Мексиканської (55 %), Середземноморської (44 %), Вест-Індської (32 %), Капської (32 %), Сіамської (30 %), Гвінейської (29 %) та Південнобразильської (27 %) провінцій, а самосів дають вихідці з Вест-Індської, Мозамбікської, Капської та Південнобразильської провінцій.

5. Встановлено, що всі наявні в колекції види роду Pittosporum досить пластичні, тобто легко пристосовуються до різкої зміни екологічних параметрів як в оранжереях, так і в інтер'єрах різного функціонального призначення, на що вказують результати фенологічних спостережень.

6. Дослідження індивідуального розвитку рослин видів роду Pittosporum показали, що для всіх дослідних рослин характерний надземний тип проростання. Найкоротший період проростання (15-19 днів) відмічений у P. undulatum, найтриваліший (30-35 днів) - у P. sahnianum. За тривалістю прегенеративного періоду досліджені рослини розподілені на дві групи: рослини з прегенеративним періодом 2-3 роки - P. tobira, P. tobira var. variegatum, P. sahnianum, P. undulatum, P. viridiflorum; рослини з прегенеративним періодом тривалістю 6-8 років - P. crassifolium, P. eugenioides, P. tenuifolium.

7. Для оцінки адаптаційної здатності рослин роду Pittosporum в умовах промислового інтер'єру розміри клітин адаксіальної епідерми, клітин мезофілу та вміст фотосинтетичних пігментів є діагностичними ознаками.

8. Мінімальні зміни більшості анатомо-морфолого-фізіологічних показників, при озелененні службових і промислових інтер'єрів, відмічені у рослин видів P. undulatum, P. eugenioides, P. heterophyllum, P. tobira, саме ці види виділяємо як найбільш адаптаційно спроможні серед досліджених.

9. Запропонований асортимент тропічних та субтропічних рослин з колекції саду для промислового, виробничого, службового та санаційного типу інтер'єрів Кривбасу.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бойко Л. І. Інтродукція сукулентів у Криворізькому ботанічному саду та перспективи їх використання у фітодизайні / Л. І. Бойко // Вісник Київського ун-ту. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття. -1999. - Вип. 1. - С. 31-32.

2. Бойко Л. І. Еколого-біологічні особливості видів роду Agave L. при інтродукції у Криворізькому ботанічному саду / Л. І. Бойко // Бюл. НБС. - Ялта, 2001. - Вип. 83. - С. 10-11.

3. Бойко Л. І. Зимові сади в сучасному фітодизайні /Л.І. Бойко //Науковий вісник. Збірник науково -технічних прац.- Львів, 2001.-Вип. 11.5.-С.327-332

4. Бойко Л. І. Колекція тропічних та субтропічних рослин Криворізького ботанічного саду - основа для фітодизайну інтер'єрів Кривбасу /Л. І. Бойко // Інтродукція рослин. - К. : Наук. думка, 2003. - № 3. - С. 23-28.

5. Бойко Л І. Цвітіння інтродуцентів як показник пластичності видів / Л. І. Бойко // Вісник Львівського ун-ту. - Львів, 2003. - Вип. 36. - С. 165-169.

6. Бойко Л. І. З досвіду озеленення промислових підприємств Кривбасу / Л. І. Бойко // Бюл. ДНБС. - Ялта, 2004. - № 89. - С. 10-12.

7. Бойко Л. І. Поведінка видів різних форм росту тропічних та субтропічних рослин колекції Криворізького ботанічного саду / Л. І. Бойко // Біол. вісник. -Харків, 2006. - Т. 10. - № 3. - С. 44-47.

8. Горницкая И. П. Интродукция видов рода Pittosporum Banks et Soland. ex Gaertn. в защищенный ґрунт Донецкого и Криворожского ботанических садов НАН Украины / И. П. Горницкая, Л. И. Бойко, Л. П. Ткачук // Промышленная ботаника. - Донецк, 2006. - Вып. 6. - С. 66-78.

9. Бойко Л. І. Морфоструктура пагонової системи видів роду Pittosporum Banks et Soland. ex Gaertn. / Л. І. Бойко // Вісник Київського нац. ун-ту. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття. - 2007. - Вип. 12-14. - С. 133-135.

10. Бойко Л. І. Інтродукція видів роду Pittosporum у Криворізькому ботанічному саду НАН України та їх використання в озелененні інтер'єрів / Л. І. Бойко // Матер. XI з'їзду Українського ботанічного товариства. - Харків, 2001. - С. 42-43.

11. Бойко Л. И. Интродукция Bromeliaceae Juss. в Криворожском ботаническом саду и перспективы их использования в фитодизайне / Л. И. Бойко // Материалы международн. научн. конф., посвящ. 70-летию со дня основания ЦБС. - Минск, 2002. - С. 23-24.

12. Бойко Л. И. Использование интродуцентов Криворожского ботанического сада для фитодизайна / Л. И. Бойко // Мат. III межд. конф.”Промышленная ботаника: состояние и перспективы развития”. - Донецк, 1998. - С. 168-169.

13. Бойко Л. І. Інтродукція та використання у фітодизайні видів роду Pittosporum Soland / Л. І. Бойко // Мат. ІІ міжн. наук. конф. ”Відновлення порушених природних екосистем”. - Донецьк, 2005. - С. 218-220.

14. Бойко Л. І. Початкові етапи онтогенезу Pittosporum tobira Dryand. / Л. І. Бойко // Матеріали ХІІ з'їзду Українського ботанічного товариства. - Одеса, 2006. - С. 283.

15. Бойко Л. И. Использование коллекции тропических и субтропических растений для фитодизайна интерьеров города. / Л. И. Бойко // Современные проблемы фитодизайна: матер. междунар. научн. практ. конф. - Белгород, 2007. - С. 16-18.

16. Бойко Л. І. Особливості фенології видів роду Pittosporum Banks et Soland. ex Gaertn. в умовах захищеного ґрунту / Л. І. Бойко // Матеріали міжн. наук. конф. ”Збереження біорізноманіття тропічних і субтропічних рослин”. - Київ, 2009. -С. 221-225.

АНОТАЦІЯ

Бойко Л. І. Інтродукція тропічних та субтропічних рослин в умовах захищеного ґрунту Криворіжжя та їх використання у фітодизайні.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.05 - ботаніка. - Національний ботанічний сад ім. М. М. Гришка НАН України, Київ, 2009.

Дисертацію присвячено дослідженню адаптивної стратегії декоративних тропічних та субтропічних рослин в нерегульованих умовах захищеного ґрунту. Проаналізований таксономічний склад, ботаніко-географічне походження та еколого-морфологічні особливості рослин колекції. Виявлені особливості росту, розвитку та тривалість окремих фенологічних фаз інтродукованих рослин. Досліджені біологічні особливості видів роду Pittosporum. Вивчена морфологічна будова та початкові етапи онтогенезу рослин роду Pittosporum. Досліджений адаптаційний потенціал рослин роду Pittosporum на основі аналізу морфолого-анатомо-фізіологічних особливостей рослин в умовах інтер'єрів різного типу. Запропонований асортимент тропічних та субтропічних рослин з колекції КБС для промислового, виробничого, службового та санаційного типів інтер'єрів Кривбасу.

Ключові слова: інтродукція, рід Pittosporum, ріст та розвиток, декоративність, репродуктивна здатність, онтогенез, анатомічна будова, адаптація, фітодизайн.

АННОТАЦИЯ

Бойко Л. И. Интродукция тропических и субтропических растений в условиях защищенного грунта Криворожья и их использование в фитодизайне. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.05 - ботаника. - Национальный ботанический сад им. Н. Н. Гришко НАН Украины, Киев, 2009.

Диссертация посвящена исследованию адаптивных стратегий декоративных тропических и субтропических растений в нерегулируемых условиях защищенного грунта. Ботанико-географический анализ выявил, что ареал исследуемых растений охватывает 33 ботанико-географических провинции. В Криворожском ботаническом саду собрана коллекция, которая насчитывает 960 таксонов. Большинство коллекционных растений - 48 % - имеет плагиотропную форму роста; 40 % - ортотропную и 12 % - гетеротропную.

Исследованы ритмы роста и развития, особенности цветения и плодоношения. Установлено, что полный цикл развития интродуцированные растения проходят из Мадагаскарской, Мексиканской, Средиземноморской, Вест-Индской, Капской, Сиамской ботанико-географических провинций. Самосев, в условиях интродукционного пункта, более характерен выходцам из Вест-Индской, Мозамбикской, Капской и Южнобразильской ботанико-географических провинций.

Изучены ритмы роста, морфологические особенности побеговой системы и онтогенез представителей рода Pittosporum. Рассмотрены особенности анатомо-морфологических изменений морфологических признаков различных видов рода Pittosporum в различных условиях выращивания. Выявлено угнетение ростовых процессов в условиях промышленного интерьера. Исследованы количественные параметры фотосинтетического аппарата видов рода Pittosporum в условиях оранжереи и промышленного интерьера. Установлено, что у всех исследуемых видов рода Pittosporum высокий адаптационный потенциал, но наименьшие изменения при анатомо-морфолого-физиологических исследованиях по большинству показателей отмечены у P. undulatum, P. eugenioides, P. heterophyllum, P. tobira. Эти виды рассматриваем как наиболее адаптационно способные среди исследуемых.

Предложен ассортимент тропических и субтропических растений из коллекции ботанического сада для промышленного, производственного, служебного и санационного типов интерьеров Кривбасса.

Ключевые слова: интродукция, род Pittosporum, рост и развитие, декоративность, репродуктивная способность, онтогенез, анатомическое строение, адаптация, фитодизайн.

SUMMARY

Boyko L. I. Introduction of tropical and subtropical plants in the conditions of the protected soil of Krivorozh'ya and use them in phytodesign. - Manuscript.

Thesis for a Ph. D. degree (biology) on speciality 03.00.05 botany. - National botanical garden М. М. Grishkо NAS of Ukraine, Kyiv2009.

Dissertation is devoted to research of decorative tropical and subtropical plants adaptive strategy in the unregulated conditions of the protected soil. The taxonomical composition, botanical-geographical origin and ecological-morphological features of plants from collection is analyzed. Found out the features of growth, development and duration of separate phenological phases of introduced plants. The biological features of species of Pittosporum genus are investigated. A morphological structure and initial stages of ontogenesis of plants from genus Pittosporum is studied. The adaptation potential of plants from genus Pittosporum on the basis of analysis of morphologic-anatomic-physiologic features of plants in the conditions of different type interiors is investigated. The assortment of tropical and subtropical plants from gardens collection for the industrial, production, official and sanation type of interiors of Krivbass is presented.

Key words: introduction, genus Pittosporum, growth and development, decorativeness, reproductional ability, ontogenesis, anatomic structure, adaptation, phytodesign.

БОЙКО Людмила Іванівна

ІНТРОДУКЦІЯ ТРОПІЧНИХ ТА СУБТРОПІЧНИХ РОСЛИН В УМОВАХ ЗАХИЩЕНОГО ҐРУНТУ КРИВОРІЖЖЯ ТА ЇХ ВИКОРИСТАННЯ У ФІТОДИЗАЙНІ

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.05 - ботаніка

Підписано до друку 23.07.2009.

Формат 60х90/16. Ум.-друк. арк. - 0,9. Авт. арк. - 0,9.

Тираж 100 прим. Зам. № 77-07

Друкарня СПД Щербенок С. Г.

Свідоцтво ДП 126-р від 12.10.2004.

вул. Рокоссовського, 5/3, м. Кривий Ріг, 50027.

(0564) 92-20-77.

Размещено на Allbest.ru

...