Крокус алатавский Crocusalatavicus (Iridaceae)в природных условиях Казахстана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Крокус алатавский Crocusalatavicus (Iridaceae)в природных условиях Казахстана

Людмила Леонидовна Седельникова,

доктор биологических наук, старший научный сотрудник, Центральный Сибирский ботанический сад Сибирского отделения Российской академии наук (630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Золотодолинская, 101),

В статье представлены результаты экспедиционного обследования, проведённого весной 2014 г. сотрудниками Центрального сибирского ботанического сада СО РАН в предгорьях Джунгарского Алатау Республики Казахстан. Автором статьи изучен клубнелуковичный эфемероид CrocusalatavicusRegal et Semen. На территории Восточного Казахстана описаны ценопопуляции редкого вида Crocusalatavicus. Рассмотрен возрастной состав Crocusalatavicus, произрастающего в десяти природных популяциях. Установлено, что онтогенетические спектры ценопопуляций - левосторонние, центрированные и правосторонние. Отмечено, что в онтогенетических спектрах ценопопуляций (ЦП 3, 7, 10) максимум приходится на особи прегенеративного состояния (43,669,6 %). Выявлено, что в онтогенетическом спектре ценопопуляций (ЦП 1,2, 4) большую численность составляют генеративные особи (65,7-87,7 %). Изученные ценопопуляции можно отнести к молодым, переходным и зреющим. Установлено, что базовый спектр - полночленный, с преобладанием особей генеративного периода. Сопоставление базового и конкретных онтогенетических спектров свидетельствует об устойчивом состоянии ценопопуляций Crocusalatavicus на период изучения. Отмечено, что в природных условиях наблюдается возобновление Crocusalatavicus семенным путём. Установлено, что реальная семенная продуктивность изменялась в изученных популяциях. Наибольшие данные реальной семенной продуктивности отмечены в ЦП 3, 5, 10, которые располагались в средней части предгорья. В ЦП 7, 8, которые находились в низинной части склона, семенная продуктивность была в 10-12 раз меньше. Однако высокая доля генеративных особей при низкой семенной всхожести и, наоборот, высокая доля прегене- ративных особей затрудняют прогнозирование будущего развития ценопопуляций и требуют их изучения в динамике.

Ключевые слова: ценопопуляция, онтогенетический спектр, семенная продуктивность, Crocusalatavicus, Казахстан

Lyudmila L. Sedel'nikova,

Doctor of Biology, Senior Researcher, Central Siberian Botanical Garden, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences (101 Zolotodolinskaya st., Novosibirsk, 630090, Russia),

Crocus alatavicus (Iridaceae) in Natural Conditions of Kazakhstan

Введение

Клубнелуковичные эфемероиды в природных популяциях встречаются в Крыму, Закарпатье, Италии, Греции, Малой Азии. Многие декоративные травянистые многолетники часто культивируются в ботанических садах России и за рубежом. К числу их принадлежит CrocusalatavicusRegaletSemen. - крокус алатавский, сем. Ирисовых (IridaceaeJuss.). Он произрастает на горных лугах, лёссовых предгорьях Средней Азии Джунгарского Алатау в республике Казахстан и занесён в Красную книгу как редкий и эндемичный вид [4; 6; 10]. В культуре известен c1878 г. [7; 9]. Во флоре Казахстана [10, с. 233] вид описан как к. алатаурский, однако в более поздних изданиях [1; 5; 6; 7; 9] он трактуется как к. алатавский, которого мы и придерживаемся в статье.

Цель - сравнительное изучение возрастного состава Crocusalatavicusв условиях предгорий Джунгарского Алатау.

Материалы и методы исследования

Работа проведена в лаборатории интродукции декоративных растений Центрального сибирского ботанического сада СО РАН. В 2014 г. с 15 по 27 апреля состоялась экспедиция в Республику Казахстан для сбора и исследования ранневесенних эфемероидов. Этот год отличался наступлением сравнительно-ранней весны с холодно-избыточным увлажнением. В период экспедиционного обследования температура воздуха составляла: 1) утренняя (7.00 - 10.00 ч) - от +7,3 до +15°С; 2) дневная (12.00 -

1.0 ч) - от +18,8 до +28,0°С; 3) вечерняя (20.00 ч) - от +1,5 до +22,6°С. Соответственно, влажность воздуха была: 1) 39,5-80 %; 2) 8,4-33,3 %; 3) 17,4-27,0 %; освещённость составляла: 1) 192-1170 лк; 2) 1860-8630 лк; 3) 850-1030 лк. Измерения координат ценопопуляций вида проводили прибором GPS. Автор приносит благодарность за помощь при измерениях кандидату биологических наук Т. И. Фоминой и кандидату биологических наук Л. В. Герасимович.

Объект исследования - CrocusalatavicusRegaletSemen. - крокус алатавский (сем. IridaceaeJuss.). В естественных условиях к. алатавский цветёт в апреле-мае, имеет округлошаровидную или сплюснуто-шаровидную клубнелуковицу, с чешуёй из параллельных волокон, соединённых тонкой перепонкой. Лист - линейный, гладкий или мелко решётчатый,

8- 12 см, окружён длинным плёнчатым влагалищем. Околоцветник - белый, с наружной стороны по долям отгиба синевато-окрашен (рис. 1). Пыльцевая трубка во много раз длиннее долей околоцветника, пыльники - оранжевые, длинные, линейные, прямостоящие. Столбик - длинный, рыльце - оранжевое, с удлинёнными лопастями, длина которых в 3 раза превышает ширину [10]. Во время нашего обследования особи C. alatavicusнаходились в фазе плодоношения.

Для изучения онтогенетической структуры C. alatavicusв восточной части территории Казахстана был собран материал из десяти ценопопопуляций (ЦП). Координаты ценопопуляций следующие: ЦП 1-2 - N43⁰ 55'940" E76⁰ 45'940" (по дороге на Сарыозек); ЦП 3-6 - N44⁰ 39407", E78⁰ 01^/869^// (по дороге на г. Капшагай, южнее Капшагайского водохранилища); ЦП 7-10 - N49⁰ 42^/605^//, E82⁰ 06^/ 080^// (в 15-20 км от г. Талды-Курган), у подножья предгорий Джунгарского Алатау. Высота - 600-1000 м над ур. м. ЦП 1-2 находились в нижней части склона; ЦП 3 и 6 - в нижней части; ЦП 4 и 5 - в средней части склона; ЦП 7 - в нижней части; ЦП 8-10 - в средней части склона. Для определения онтогенетической структуры в ЦП проводили на площади 1 м² сплошной учёт особей C. alatavicusсогласно методике [3]. Морфометрические замеры делали у 10 разновозрастных растений. Исследованы онтогенетические состояния, согласно общепринятой терминологии и методикам [1; 11]. Возрастное состояние рассматривали визуально по количеству надземных листьев: ювенильное (j) - 1 лист, иммаз турное (im) - 2-3, виргинильное (v) - 4-5, молодое генеративное (g1) - 6-7, среднегенеративл ное (g2) - 8-9, зрелое генеративное (g3) - 10-11 листьев [8]. При описании онтогенетических спектров руководствовались представлением о типах спектров Л. Б. Заугольновой [5].

Рис. 1. Crocus alatavicusвЦСБСFig. 1. CrocusalatavicusinCSBG

Результаты и их обсуждение

Изучаемые ЦП, согласно авторам [2, с. 32], находились в эфемероидно-полынно-боялычовом сообществе. В разнотравье присутствовали: Artemisiaterrae-albae, Salsolaarbusculiformis, Ziziphorabungeana, Agropironfragile, Feruladissecta, Tuliapaalberti, Alyssumdesertorum, Iristenuifolia, Poabulbosaи др. Анализ возрастных состояний десяти изученных ЦП показал, что ЦП 1, 2, 5, 9 имеют правосторонний, одновершинный спектр; они являются молодыми и неполночленными. Абсолютный максимум чаще всего приходится на особи генеративного периода (50,8-85,9 %). Причём они находились как в нижней (ЦП 1,2), так и в средней (ЦП 5, 9) частях склона. Отмечено, что ЦП 4 - тоже с правосторонним спектром, но является полночленной, а абсолютный максимум особей генеративного периода составлял 63,7 %. К левостороннему спектру относятся ЦП 3, 8, 10, в которых преобладают особи прегенеративного периода развития - 50,7-69,6 %. Эти ценопопуляции - молодые, одновершинные. ЦП 3 и 8 - неполночленные, ЦП 10 - полночленная. Центрированный спектр наблюдали в ЦП 6 и 7. Они имели сходное число особей прегенеративного и генеративного периода, ЦП 6 - полночленная, ЦП 7 - неполночленная, которые находились в низинной части склона. alatavicus казахстан природная популяция

Отмечено, что в ЦП 7, располагающейся в нижней части склона, и в ЦП 3, находящейся в средней части склона, наибольшее значение имеет наличие особей ювенильного (j) состояния - 46,0 % и 65,6 %, соответственно. Высокое количество имматурных (im) особей (26,8 %) было в ЦП 10, а виргинильного возрастного состояния - в ЦП 6 (22,8 %). Анализ разновозрастных генеративных особей показал, что наибольшее значение g1 - в ЦП 7 (52,7 %), g2 - в ЦП 8 (35,7 %), g3 - в ЦП 5 (71,0 %). Усреднённый спектр C. alatavicus- полночленный (рис. 2), с преобладанием особей генеративного периода (49,3 %). Особи прегенеративного периода составляли 40,7 %, сенильные особи - всего 3,9 %.

Таблица 1

Возрастные спектры ценопопуляций C. alatavicusв Казахстане

Примечание: знак «-» означает, что особи данного возрастного состояния или периода не обнаружены

Морфометрический анализ состояния особей С. alatavicus в природных популяциях показал, что длина листа ювенильных особей составляла 9±1,05 см; имматурных - 11 ±0,54 см; виргинильных - 13,5±0,46 см; генеративных - 14,5±0,71 см. У имматурных особей длина и ширина клубнелуковицы составляла 0,7±0,05 см; у виргинильных: длина - 0,9±0,31 см, ширина - 0,7±0,54 см; у генеративных: длина - 1,5±0,2 см, ширина - 0,8±0,47 см. Длина генеративного побега составляла 4,5±1,1 см, придаточных корней - 4,5±0,06 см. Растения - очень низкие, розеточного типа.

Рис. 2. Усреднённый спектр ценопопуляций C. alatavicus: ряд 1 - количество разновозрастных особей, %: 1 - J; 2 - im; 3 - v; 4 - g1; 5 - g2; 6 - g3; 7- ss

Fig. 2. The averaged spectrum of cenopopulations of C. alatavicus:

Line 1The number of species of varied species, %: 1 - J; 2 - im; 3 - v; 4 - g1; 5 - g2; 6 - g3; 7- ss

Рис. 3.Реальная семенная продуктивность C. alatavicusв природных популяциях Казахстана Fig. 3.Real seed productivity of C. alatavicus in natural populations of Kazakhstan

Установлено, что реальная семенная продуктивность изменялась в изученных популяциях (рис. 3). Наибольшие показания отмечены в ЦП 3 - 18,0 ±1,6 шт., в ЦП 5 - 13,4 ±1,4 шт., ЦП 10 - 12,4±4,1 шт., которые располагались в средней части предгорья. В ЦП 7-8, которые находились в низинной части склона, установлена наименьшая семенная продуктивность (1,5-3,8±0,5 шт). Несмотря на то, что в низких местах произрастания у особей C. alatavicusв 10-12 раз ниже семенная продуктивность, чем на возвышенных, такие ЦП 7, 8 с центрированным онтогенетическим спектром возобновляются за счёт особей, находящихся как в пре- генеративном, так и в генеративном периодах развития. Для прогнозирования будущего развития ценопопуляций требуется их изучение в динамике.

Выводы

1. В результате экспедиционного обследования удалось установить возрастной спектр С.alatavicus в десяти ценопопуляциях в предгорьях Джунгарского Алатау, которые можно отнести к молодым, переходным и зреющим.

2. Онтогенетическая структура изученных ценопопуляций С. alatavicus представлена тремя типами спектров: три левосторонних, два центрированных, пять правосторонних.

3. Изменчивости семенного возобновления С. alatavicus способствуют специфические условия произрастания.

Список литературы

1. Артюшенко З. Т. Луковичные и клубнелуковичные растения для открытого грунта. М.; Л.: АН СССР, 1963. 60 с.

2. Веселова П. В., Кудабаева Г. М., Мухтубаева С. К. Особенности флористического состава сообществ предгорных присеверотяньшанских пустынь // Растительный мир и его охрана: материалы междунар. науч. конф. Алматы, 2012. С. 31-34.

3. Денисова Л. В., Заугольнова Л. Б., Никитина С. В. Программа и методика наблюдений за ценопопуляциями видов растений Красной книги СССР М.: Наука, 1986. 34 с.

4. Животовский Л. А. Онтогенетическое состояние, эффективная плотность и классификация ценопопуляций // Экология. 2001. № 1. С. 3-7.

5. Заугольнова Л. Б. Структура популяций семенных растений и проблемы их мониторинга: автореф. дис. ... д-ра биол. наук: 03.00.05. СПб., 1994. 70 с.

6. Иващенко А. А. Тюльпаны и другие луковичные растения Казахстана. Алматы: Две столицы, 2005. 192 с.

7. Капинос Г. Е. Биологические закономерности развития луковичных и клубнелуковичных растений на Апшеро- не. Баку, 1965. 240 с.

8. Красная книга Казахской ССР Алма-Ата: Наука Каз. ССР, 1981. Т 2. 262 с.

9. Полетико О. М., Мишенкова А. П. Декоративные травянистые растения открытого грунта. Л.: Наука, 1967. 207 с.

10. Седельникова Л. Л. Биоморфология геофитов в Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 2002. 307 с.

11. Скворцова Л. С. Род Crocus L. - шафран, или крокус // Декоративные травянистые растения для открытого грунта СССР Л.: Наука, 1977. Т 1. С. 166-175.

12. Флора Казахстана. Алма-Ата: АН Каз. ССР, 1958. 290 с.

13. Ценопопуляции растений (основные понятия и структура). М.: Наука, 1976. 217 с.

References

1. Artyushenko Z. T. Lukovichnye i klubnelukovichnye rasteniya dlya otkrytogo grunta. M.; L.: AN SSSR, 1963. 60 s.

2. VeselovaP V., Kudabaeva G. M., Mukhtubaeva S. K. Osobennosti floristicheskogo sostava soobshchestv pred- gornykh priseverotyan'shanskikh pustyn' // Rastitel'nyi mir i ego okhrana: materialy mezhdunar. nauch. konf. Almaty, 2012. S. 31-34.

3. DenisovaL. V., Zaugol'nova L. B., NikitinaS. V. Programma i metodika nablyudenii za tsenopopulyatsiyami vidov rastenii Krasnoi knigi SSSR. M.: Nauka, 1986. 34 s.

4. Zhivotovskii L. A. Ontogeneticheskoe sostoyanie, effektivnaya plotnost' i klassifikatsiya tsenopopulyatsii // Ekologi- ya. 2001. № 1. S. 3-7.

5. Zaugol'nova L. B. Struktura populyatsii semennykh rastenii i problemy ikh monitoringa: avtoref. dis. ... d-ra biol. nauk: 03.00.05. SPb., 1994. 70 s.

6. Ivashchenko A. A. Tyul'pany i drugie lukovichnye rasteniya Kazakhstana. Almaty: Dve stolitsy, 2005. 192 s.

7. Kapinos G. E. Biologicheskie zakonomernosti razvitiya lukovichnykh i klubnelukovichnykh rastenii na Apsherone. Baku, 1965. 240 s.

8. Krasnaya kniga Kazakhskoi SSR. Alma-Ata: Nauka Kaz. SSR, 1981. T 2. 262 s.

9. Poletiko O. M., Mishenkova A. P Dekorativnye travyanistye rasteniya otkrytogo grunta. L.: Nauka, 1967. 207 s.

10. Sedel'nikova L. L. Biomorfologiya geofitov v Zapadnoi Sibiri. Novosibirsk: Nauka, 2002. 307 s.

11. Skvortsova L. S. Rod Crocus L. - shafran, ili krokus // Dekorativnye travyanistye rasteniya dlya otkrytogo grunta SSSR. L.: Nauka, 1977. T. 1. S. 166-175.

12. Flora Kazakhstana. Alma-Ata: AN Kaz. SSR, 1958. 290 s.

13. Tsenopopulyatsii rastenii (osnovnye ponyatiya i struktura). M.: Nauka, 1976. 217 s.

Размещено на Allbest.ru