WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Структура ценопопуляций спорофитов polypodium vulgare l. (polypodiaceae)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Силаева Жанна Геннадьевна

СТРУКТУРА ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ СПОРОФИТОВ

POLYPODIUM VULGARE L. (POLYPODIACEAE)



03.02.08 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата биологических наук

Орел – 2012

Работа выполнена на кафедре ботаники

ФГБОУ ВПО «Орловский государственный университет»




Научный руководитель доктор биологических наук, профессор

Державина Нина Михайловна


Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Любимов Валерий Борисович


доктор биологических наук, профессор

Шорина Нина Ивановна

Ведущая организация Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

Защита состоится 17 февраля 2012 года в 14 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.183.05. при Орловском государственном университете по адресу: 302026, г. Орел, ул. Комсомольская, 95.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного университета по адресу: 302026, г. Орел, ул. Комсомольская, 95.

Автореферат разослан «14» января 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат биологических наук И.Г. Кириллова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современная популяционная биология растений накопила большой фактический материал, позволяющий оценить степень устойчивости ценопопуляций (ЦП) растений и предсказать возможные пути их трансформации. Познание этих аспектов является первым шагом в сохранении биоразнообразия. Особую актуальность эти вопросы приобретают в связи с необходимостью экологического прогнозирования поведения ЦП редких и охраняемых видов.

В наши дни возникла глубокая диспропорция между сведениями о популяционной биологии цветковых и высших споровых растений. Вопросами популяционной биологии спорофитов папоротников в пределах разнообразных таксонов занимаются не многие ученые и эти работы посвящены преимущественно лесным наземным видам (Науялис, 1977, 1980; Шорина, 1981, 1991а, б, 2006, 2007; Лащинский, Шорина, 1985; Серая и др., 1985; Воротников, 1985; Гуреева, 1987, 1990, 1996; Храпко, 1996, 2007; Криницын, 2004, 2006; Ли Цзюань, 2005; Поскальнюк, 2007; Желудова, 2007 и др.). Исследования ЦП эпифитных и скальных папоротников – единичны (Державина, Шорина, 1992; Гуреева, 2001).

Что же касается Polypodium vulgare L., то имеется единственная попытка анализа структуры и динамики ценопопуляционных скоплений этого папоротника в одной точке ареала. При этом авторы изучали лишь численность и возрастные спектры растений, ведущих эпифитный и петрофитный образ жизни (Державина, Шорина, 1992). В то же время несомненный интерес представляет комплексный анализ реальных экологических позиций этого папоротника в разных точках ареала с использованием современных методик. При этом важно сопоставить ЦП из точек с оптимальными значениями экологических факторов и экологически краевые ЦП, существующие в пессимальных условиях среды. Важность таких исследований, продиктована и тем, что в нескольких регионах Средней России этот вид занесен в Красные Книги, что требует контроля и прогноза состояния его ЦП.

Цель исследования – сопоставить структуру природных ценопопуляций спорофитов P. vulgare в разных частях ареала для оценки их устойчивости, уточнения экологии вида и его ведущих адаптивных стратегий.

В связи с целью были поставлены следующие задачи:

  • дать оценку экологических характеристик местообитаний P. vulgare методом экологических шкал;
  • оценить меру приспособленности (экологическую толерантность) спорофитов к факторам среды и их комплексу;
  • выявить типы поливариантности онтогенеза спорофитов и гаметофитов;
  • рассмотреть виталитетно-онтогенетическую структуру ЦП спорофитов в разных частях ареала и оценить их устойчивость, а также определить тип динамики ценопопуляционных скоплений;
  • проанализировать генетическое разнообразие и степень полиморфизма ДНК популяций P. vulgare в разных частях ареала;
  • охарактеризовать общие и отличительные черты популяционной жизни P. vulgare, определить его жизненную стратегию.

Научная новизна. Впервые проведен комплексный анализ экологических позиций спорофита Polypodium vulgare по шкалам Д.Н. Цыганова (1983), определена его экологическая валентность и толерантность по отношению к факторам среды и их комплексу. Показано, что ЦП данного вида в разных частях ареала встречаются в сходных диапазонах экологических факторов. Выявлены разные типы поливариантности онтогенеза спорофитов и гаметофитов этого папоротника, а также на основе современных методик ценопопуляционного анализа описаны общие и отличительные черты его популяционной жизни в разных частях ареала и оценена степень устойчивости ЦП.



Теоретическая и практическая значимость. Проведенное исследование расширяет круг объектов, рассматриваемых в современной популяционной биологии растений, вносит вклад в представления о популяционной организации биоценотического покрова разнообразных территорий. Полученные данные представляют теоретический интерес для оценки внутрипопуляционного биоразнообразия; выявления механизмов, определяющих устойчивость ЦП на границах их экологических ареалов. Результаты исследования дополняют знания о биологии и экологии равноспоровых папоротников, структуре их ЦП в разных сообществах и природных зонах. Фактические данные работы могут быть использованы для целей экологического прогнозирования и управления процессами в сообществах, разработки мероприятий по рациональному природопользованию; в преподавании вузовских курсов ботаники, экологии растений, общей экологии, фитоценологии. Методические подходы к оценке местообитаний растений и сведения по экологии и морфологии P. vulgare уже нашли применение при чтении спецкурса «Экология растений» для студентов-биологов Орловского госуниверситета.

Рекомендации по охране P. vulgare, обозначенные при обработке результатов исследования, переданы в Национальный Парк «Угра» Калужской области.

Достоверность и обоснованность выводов и рекомендаций основывается на многолетних исследованиях автора, применении адекватных и объективных методов исследования, репрезентативности выборки в ЦП и статистически надежном цифровом материале.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века» (Петрозаводск, 2008); на 5-ой научно-практической конференции «Природа и история Поугорья» (Калуга, 2009); на международной научной конференции «Растительность Восточной Европы: классификация, экология и охрана» (Брянск, 2009); на международной конференции по морфологии растений памяти И.Г. и Т.И. Серебряковых (Москва, 2009); на 3-х чтениях, посвященных памяти С.И. Ефремова (Орел, 2010); на международной научной конференции, посвященной 110-летию А.А. Уранова «Современные проблемы популяционной экологии, геоботаники, систематики и флористики» (Кострома, 2011); на заседаниях кафедры ботаники ОГУ (2008–2011гг).

Декларация личного участия автора заключается в постановке цели и задач исследования, сборе полевого материала в течение 2008–2011 годов. Обработка данных, их интерпретация и оформление осуществлены соискателем самостоятельно. В совместных публикациях вклад автора составил 70–80 %.

Положения, выносимые на защиту:

1. Polypodium vulgare способен осваивать широкий диапазон климатических, эдафических и ценотических факторов среды, являясь гемиэврибионтом.

2. Устойчивость ЦП спорофитов P. vulgare в разных частях ареала определяется контагиозным размещением особей, сочетанием разновозрастных, разноразмерных и асинхронно развивающихся ценопопуляционных локусов, смешанным способом их самоподдержания, поливариантностью развития, а также волнообразно – флуктуационным типом динамики.

3. В экологически краевых ЦП стресс-реакции отличаются от таковых у особей популяций, находящихся в оптимальных условиях среды.

Публикации: по материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 работы – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура диссертации.

Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Работа изложена на 189 страницах, иллюстрирована 13 таблицами и 49 рисунками. Список литературы включает 238 источников, из них 62 на иностранных языках.

Некоторые разделы работы осуществлены при финансовой поддержке гранта РФФИ №10-04-90752, а также Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (ГК №14.740.12.0816).

Благодарности. Выражаю глубокую благодарность научному руководителю д.б.н., проф. Н.М. Державиной за всестороннюю поддержку и внимание, ценные советы и конструктивные замечания. Искренне признательна д.б.н. И.А. Шанцеру и коллективу Гербария ГБС РАН им. Н.В. Цицина за предоставленную возможность освоения молекулярно-генетических методов анализа ДНК растений, а также обработку полученных результатов. Особую благодарность выражаю коллективу кафедры ботаники Орловского госуниверситета за многостороннюю поддержку. Признательна д.б.н., проф. МГУ В.С. Новикову за содействие в организации полевых исследований в окрестностях г. Лыткарино (Московская обл.), а также к.б.н. Е.А. Платоновой – на территории урочища «Чертов Стул» (г. Петрозаводск) и к.б.н. В.В. Телегановой – на территории урочища «Чертово Городище» (Калужская обл.). За помощь в обработке геоботанических описаний по шкалам Д.Н. Цыганова в компьютерной программе EcoScaleWine благодарю к.б.н., доц. Ю.А. Дорогову. Всегда плодотворным было общение с д.б.н., проф. И.И. Гуреевой, к.б.н., доц. Ю.А. Семенищенковым, с сотрудниками кафедры ботаники МПГУ.






СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


ГЛАВА 1. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ РАСТЕНИЙ

В главе рассмотрены основные вопросы изучения популяционной биологии растений. Представлен анализ литературы по онтогенезу (Работнов, 1950, 1969; Уранов, 1967; Harper, 1967; Онтогенетический атлас.., 1997, 2000, 2002, 2004, 2011), его поливариантности (Ценопопуляции растений.., 1988; Жукова, 1995, 2006), а также по основным характеристикам ЦП растений (Работнов, 1975; Уранов, Смирнова, 1969; Уранов, 1975; Смирнова, 1976; Ценопопуляции растений.., 1976, 1988; Grime, 1979; Уиттекер, 1980; Миркин, Розенберг, 1983; White, 1985; Злобин, 1989; Заугольнова и др., 1991; Begon et al., 1997; Neal, 2004 и др.).

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ, МЕТОДИКА И РАЙОНЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В первом разделе приводится номенклатура, ареал и хозяйственное использование Polypodium vulgare L. – Многоножки обыкновенной.

Это голарктический (Гуреева, 2001), мезофильный, преимущественно скальный вид со значительными дизъюкциями в ареале. Обитает в лесном поясе на замшелых скалах и валунах, на тенистых каменных россыпях, речных утесах (петрофит), комлях стволов, стволах и в развилках ветвей (эпифит), редко – на почве (Гричук, Моносзон, 1971).

Встречается почти по всей Европе, но в равнинных районах спорадически и преимущественно на выходах кислых пород и валунах (Цвелев, 2004), избегает известняков (Rothmaler, Schneider, 1962). Для Средней России – это редкий вид. В ряде областей охраняется (Красная книга Тверской области, 2002; Красная книга Московской области, 2008; Красная книга Калужской области, 2006).

Находит техническое применение, используется в народной медицине, считается декоративным папоротником (Шретер, Карнишина, 1975; Дикорастущие…, 2001).

Морфология спорофита Polypodium vulgare и ритмы его сезонного развития. По жизненной форме средневозрастное спороносящее растение P. vulgare представляет собой длиннотолстокорневищный, диффузно-розеточный, дорсивентральный, ползучий, вечнозеленый, неявнополицентрический, травянистый многолетник, гемикриптофит, неэффективно вегетативно размножающийся, слабо вегетативно разрастающийся (Державина, Шорина, 1985; Державина, 2006; Силаева, Державина, 2008).

Согласно литературным сведениям и собственным исследованиям (Державина, Шорина, 1985; Державина, 2006; Державина, Волобуев, Силаева, 2011) структура модулей у спорофита Polypodium vulgare существенно отличается от модулей цветковых растений. В ходе онтогенеза у него закономерно сменяют друг друга: филлориза, метамер s. str. (элементарный модуль), годичный прирост ризома, одноосный ризом (универсальный модуль), система одноосных ризомов (основной модуль).

Наши наблюдения на территории Средней России, Западного Закавказья и Западного Кавказа показывают, что P. vulgare в этих регионах является вечнозеленым растением, так как ему свойственна одна генерация ваий, живущих более года. ЦП в северных регионах РФ (г. Петрозаводск) демонстрируют пример перехода от вечнозеленого феноритмотипа с квантированным ростом – к летнезеленому. Продолжительность жизни их ваий – до 1 года, развертывание, заложение и созревание сорусов происходит синхронно и достаточно быстро. То же самое было отмечено Н.М. Державиной, Н.И. Шориной (1985) для популяций этого вида в верхнем лесном поясе Западного Закавказья.

Методика исследования

В основе работы лежат исследования природных популяций P. vulgare, проведенные с 2008 по 2011 гг. в урочище «Чертово городище» (Калужская обл.) (ЦП №1); в окр. г. Лыткарино (Московская обл.) (ЦП №2); урочище «Чертов стул» (г. Петрозаводск) (ЦП №3); в окрестностях п. Красная Поляна (Краснодарский край) (ЦП №4); на берегу оз. Рица (респ. Абхазия) (ЦП №5).

Для выявления характера распространения вида на исследуемых территориях использованы материалы гербариев: ГБС РАН им. Н.В. Цицина (Москва, MHA), МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, MW), ОГУ (Орел, OHHI).

Местообитания ЦП папоротника охарактеризованы на основе геоботанических описаний по традиционным методикам (Полевая геоботаника, 1964). В качестве модельных в работе приведены пять наиболее типичных описаний из разных географических районов.

Для получения экологических параметров местообитаний P. vulgare флористические списки геоботанических описаний обрабатывали по индикаторным шкалам Д.Н. Цыганова (1983) в компьютерной программе EcoScaleWin (авторы: Т.И. Грохлина, Л.Г. Ханина, 2006). На основе методики количественного определения экологической валентности (Жукова, 2004) рассчитаны: потенциальная (PEV) и реализованная (REV) экологические валентности, а также коэффициенты экологической эффективности (K ec. Eff), индексы толерантности по климатическим (It клим.) и эдафическим факторам (It почв.) и обобщенный индекс толерантности (It0).

Периодизацию онтогенеза спорофитов проводили по общепринятым методикам дискретного описания онтогенеза (Работнов, 1950а, 1964; Уранов, 1967, 1975; Ценопопуляции растений.., 1976, 1988), уточненным применительно к папоротникам Г.П. Серой и др. (1980), Н.Н. Лащинским и Н.И. Шориной (1985) и другими авторами (Державина, Шорина, 1985, 1992; Шорина, 1990; Гуреева, 1997, 2001). Возрастную принадлежность особей определяли по признакам-маркерам надземной части. Для определения типа и поливариантности онтогенеза воспользовались классификацией Л.А. Жуковой (1995).



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.