Адаптация программы переключения вечнозеленых кустарничков в антропогенных условиях на олиготрофных болотах Западной Сибири. 1. Oxycoccus palustris Pers

Размещено на http://www.allbest.ru/

АДАПТАЦИЯ ПРОГРАММЫ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ВЕЧНОЗЕЛЕНЫХ КУСТАРНИЧКОВ В АНТРОПОГЕННЫХ УСЛОВИЯХ НА ОЛИГОТРОФНЫХ БОЛОТАХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ. 1. OXYCOCCUS PALUSTRIS PERS

Усманов И.Ю.,

Юмагулова Э.Р.,

Овечкина Е.С.,

Иванов В.Б.,

Щербаков А.В.,

Александрова В.В.,

Иванов Н.А.

В Западной Сибири находится крупнейший в России нефтегазодобывающий комплекс. В процессе разведки, обустройства и эксплуатации нефтяных месторождений растительный покров территории испытывал различные антропогенные воздействия. К наиболее широкомасштабным следует отнести механические нарушения и химическое загрязнение. В работах ряда авторов рассматриваются вопросы нефтегазового комплекса на воды, почвы, растительность и различные экосистемы региона [1, 2, 3].

Загрязнение нефтепродуктами территории очень мозаично: пятна сильного, среднего и слабого загрязнения чередуются случайным образом с относительно чистыми участками. Плотность загрязненных участков неравномерна по территории месторождений: большинство разливов приурочено обычно к местам прокладки нефтепроводов и кустам скважин [4, 5].

Главные особенности низменности Западной Сибири - исключительная равнинность территории, а также превышение осадков над испарением. Для болот характерно преобладание процессов накопления биомассы над ее разложением. Как следствие - интенсивный болотообразовательный процесс, в ходе которого накапливается неразложившаяся биомасса растений - торф [6, 7].

Факторами, определяющими трофический режим верховых болот, являются олиготрофность на фоне низких значений рН и дефицита кислорода в обводнённых массах торфа. В ходе освоения месторождения в болота могли попадать антропогенные примеси различного происхождения. В результате в болотных ландшафтах содержание элементов минерального питания может меняться, т.е. режим экстремальной олиготрофности может ослабляться.

Природные популяции Oxycoccus palustris Pers. являются эдификаторами и доминантами олиготрофных болот. Это означает, адаптированность вида к низкой обеспеченности всеми ресурсами на фоне короткого вегетационного периода.

Целью данной работы является исследование изменений морфофизиологических показателей и корреляции между ними при изменениях трофности почв у доминантного вида верховых болот O. palustris.

Объекты и методы. Экземпляры Oxycoccus palustris Pers. были отобраны на открытых участках болот в границах ассоциации Sphagnetum pinetofruticulosum (класс верховых болот Oxycocco-Sphagnetea Br.-Bl. Et Tx. 1943, порядок Sphagnetalia magellanici Kastn. Et Floss 1933, союз Oxycocco-Empetrion hermaphroditic).

Ассоциация отличается высоким постоянством Oxicoccus palustris и значительным участием Carex globularis, Carex lasiocarpa, Menyanthes trifoliata.

Рельеф выположенный, грядово-мочажинный, без выраженных стоков. Почвы торфяно-глеевые, с торфяным слоем до 1 м.

Согласно проведенному районированию К.Е. Ивановым и С.М. Новиковым (1976) территория исследования относится к Лямин-Вахскому болотному району на территории зоны выпуклых олиготрофных болот, в которых входят 3 подрайона: Лямин-Пимский, Пим-Аганский, Аган-Вахский. Площадки для отбора проб растений Oxycoccus palustris Pers. расположены в Аган-Вахском подрайоне [8].

Отбор проб проводили на 6 участках 100 м², расстояние между площадками 10 м.

Для анализа брали листья со среднего яруса растений. Число и вес листьев определяли с участков 25х25 см. Повторность 6-кратная.

Аммонийный азот и фосфор определяли фотоколориметрически [9, 10]; тяжелые металлы в почве (Fe, Сd, Cu, Pb, Mn, Zn) на атомно-абсорбционном спектрофотометре МГА-915, в растениях (Сd, Cu, Pb, Zn) с помощью комплекса вольтамперометрического СТА.

Суммы флавоноидов определяли в экстрактах по рутину [11], дубильных веществ методом спектрофотометрии [12], содержание свободных органических кислот в пересчете на яблочную кислоту [13].

Анатомические и морфологические измерения проводили на цифровом видео микроскопе HIROX KH-7700 (Япония). Площадь листьев определяли весовым методом [14].

Статистическая обработка данных проведена с использованием пакета прикладных программ Statistica 11.5; Excel 2005 из пакета Microsoft Office XP.

Результаты и обсуждение. Оценка химического состава почвогрунтов (табл.1) показала, что в условиях олиготрофного болота формируется существенная мозаичность: концентрации химических веществ, которые могут различаться в 5 и более раз, т.е. микроучастки олиготрофных болот заметно различаются между собой по уровню обеспеченности элементами питания (nutrition).

олиготрофный болото кустарник морфофизиологический

Таблица 1 - Химический состав почв на исследуемых участках (мг/кг)

Мозаичность почвенных условий существенно повлияла на все исследованные параметры растений (табл. 2). При этом не удается выделить один какой-либо параметр, который сильнее, чем другие, реагирует на меняющиеся комбинации химических элементов. В связи с этим, мы провели корреляционный анализ между параметрами растений (табл. 3). Изменения знаков (+/-, 0) корреляционных связей трактуются как отражение переопределения программ, формирующих количественные и качественные признаки растений [15, 16].

Таблица 2 - Морфофизиологические параметры в популяциях O.palustris

Таблица 3 - Корреляционные связи между морфофизиологическими параметрами O. palustris

Параметры (табл. 3): 1 - Р, 2 - N, 3 - Cd, 4 - Pb, 5 - Cu, 6 - Zn, 7 - флавоноиды, 8 - дубильные вещества, 9 - органические вещества, 10 -количество листьев, 11 - площадь листа, 12 - площадь листа на 1 растение, 13 - длина листа, 14 - ширина листа, 15 - количество растений на 0, 25 кв м, 16 -количество растений на 1 м², 17 - толщина листа 18 - толщина кутикулы, 19 - толщина верхнего эпидермиса, 20 - толщина нижнего эпидермиса, 21 -толщина столбчатой паренхимы, 22- толщина губчатой паренхимы, 23 - длина проводящего пучка, 24 - ширина проводящего пучка, 25- масса листьев, 26 - масса растения, 27 - масса растения на 1 м².

В результате проведенного исследования было установлено, что у растений не формируются устойчивые корреляционные комплексы. Велика доля слабых корреляций, знак которых может меняться. Большие значения коэффициента корреляций между морфофизиологическими параметрами сохраняется лишь у ограниченного списка корреляционных связей. У вечнозеленых кустарничков число значимых корреляций не превышало 15% от их возможного количества (табл. 3).

Таким образом, изменение доли реализованных корреляционных связей может происходить в ответ на изменение уровня самых разных экологических факторов - от количества доступных для растений элементов минерального питания до комплексных эколого-ценотических различий между естественными местообитаниями. Пластичности корреляционных связей распространяется на события, как основного, так и специализированного метаболизма.

Литература

1. Васильев С.В. воздействие нефтегазодобывающей промышленности на лесные и болотные экосистемы [Cреднего Приобья] / РАН СО. Ин-т почвоведения и агрохимии; Ред. Гаджиев И.М. - Новосибирск: Наука, 1998. - 136 с.

2. Шепелев А.И., Шепелева Л.Ф., Фролов В.Н., Мазитов Р.Г. К методологии экологического мониторинга нефтегазозагрязненных земель таежной зоны Западной Сибири // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2005. - Т.5. - С.129-133.

3. Шепелев А.И. Шепелева Л.Ф. Геохимическая трансформация состава и свойств почв тайги Западной Сибири под влиянием нефтесолевых загрязняющих веществ // Мир науки, культуры, образования. = 2014. = № 6. - С.552-554.

4. Усманов И.Ю., Овечкина Е.С., Юмагулова Э.Р., Иванов В.Б., Щербаков А.В., Шаяхметова Р.И. Проблемы самовосстановления экосистем Среднего Приобья при антропогенных воздействиях нефтедобывающего комплекса // Вестник Нижневартовского государственного университета. - 2015. - №1. - С. 79-86.

5. Усманов И.Ю., Овечкина Е.С., Шаяхметова Р.И. Распространение нефтяного шлама // Вестник Нижневартовского государственного университета.- 2015. - №3. - С. 84-94.

6. Боч М.С. Флора и растительность болот Северо-Запада России и принципы их охраны / М. С. Боч, В. А. Смагин. - СПб.: Наука, 1993. - 224 с.

7. Растительный покров торфяных болот Среднего Приобья и закономерности его размещения / Г.Г. Куликова и др. // Вестн. МГУ биология и почвоведение. - 1971. - №2. - С.51-60.

8. Болота Западной Сибири и гидрологический режим / под ред. К.Е. Иванова, С.М. Новикова. Л.: Гидрометеоиздат. - 1976. - 447 с.

9. Воскресенская О.Л. Большой практикум по биоэкологии. Ч. 1: учеб. пособие Мар. гос. ун-т; / О.Л. Воскресенская, Е.А. Алябышева, М.Г. Половникова. - Йошкар-Ола, 2006. - 107 с.

10. Мартынова Н.А. Химия почв: органическое вещество почв: учеб.-метод. пособие / Н. А. Мартынова. - Иркутск: Изд-во ИГУ, 2011. - 255 с.

11. Мягчилов А.В. Флавоноиды растений Fagopyrum sagittatum Gilib. (гречихи посевной) и серпухи венценосной (Serratula coronata L.) (методы выделения, идентификация веществ, перспективы использования) // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. биол. наук. - Владивосток, 2015. - С. 58-59.

12. Цейтина А.Я. Определение комплекса катехинов фармацевтических препаратов из листьев чая / А.Я. Цейтина, М.Б. Жданова, Э.А. Петрова // Фармация.- 1971.- № 1.- С. 50-51.

13. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений. - М.: Колос, 1976. - 256 с.

14. Третьяков Н.Н. Практикум по физиологии растений. - М.: Колос, 1982. - 271с.

15. Драгавцев В.А. Новый метод генетического анализа полигенных количественных признаков растений // Идентифицированный генофонд растений и селекция. - СПб.: ВИР, 2005. - 895 с.

16. Усманов И.Ю., Юмагулова Э.Р., Щербаков А.В., Цимбалюк А.И. Переключения программ адаптации вечнозеленых кустарничков Среднего Приобья в градиент трофности: сб. ст. международн. конф. «Проблемы популяционной экологии. VI Любищевские чтения 2015», Тольятти, 2015. С.316-320.

Размещено на Allbest.ru