WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Эколого-физиологические аспекты устойчивости растений рода боярышник в городских насаждениях лесостепи среднего поволжья

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кузнецов Роман Валерьевич

Эколого-физиологические аспекты устойчивости растений рода боярышник в городских насаждениях лесостепи среднего Поволжья

Специальность 03.00.16 – экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Тольятти - 2009

Работа выполнена на кафедре экологии и охраны окружающей среды государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования “Самарский государственный областной университет (Наяновой)”

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: Доктор биологических наук, профессор Кавеленова Людмила Михайловна
ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: Доктор биологических наук, профессор Усманов Искандер Юсуфович
Кандидат биологических наук, доцент Вафин Рафкат Валиевич
ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Учреждение Российской академии наук Главный ботанический сад им. Н. В. Цицина РАН

 

Защита диссертации состоится «10» ноября 2009 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 002.251.01 при Институте экологии Волжского бассейна РАН по адресу: 445003, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Комзина, 10. Тел. (848-2) 48-99-77, факс (848-2) 48-95-04, E-mail: ievbras2005@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии Волжского бассейна РАН, с авторефератом – на сайте ИЭВБ РАН по адресу http://ievbran.ru

Автореферат разослан «___» сентября 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук  А. Л. Маленев Общая характеристика работы Актуальность темы.-0 А. Л. Маленев

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Формирование многоярусных зеленых насаждений в городах сталкивается с ограничениями вследствие сильного развития подземных коммуникаций, близости стен зданий, автотрасс и пр. Деревья, как наиболее крупные организмы, не всегда «удобны» в размещении и порой подвергаются изъятию по мере своего роста, когда их кроны достигают высоты контактных электросетей и т.д., кустарники же, как многолетние древесные растения более скромных размеров, в меньшей степени проявляют несоответствие городской архитектурно-технической инфраструктуре. Однако их высота (до 3-7 м) и развитие разветвленных крон могут формировать эффективную пылеосаждающую поверхность, участвовать в очистке воздуха от газовых примесей, поставлять кислород и пары воды, а многоствольность кустарников позволяет легче переносить формирование и обрезку. Наконец, среди кустарниковых растений немало красивоцветущих, формирующих съедобные и лекарственные плоды, привлекательных в разные периоды года. К числу последних, несомненно, принадлежат растения рода боярышник (Crataegus L.). Биологические особенности интродуцированных видов боярышника изучались в ряде регионов РФ (Русанов, 1965; Боборенко, 1974; Лапин и др., 1974; Мамаев, Семкина, 1988; Мартынов, 1989; Вафин, Путенихин, 2003), но для лесостепи Среднего Поволжья (Самарская область) подобных исследований ранее не проводилось. Недавно завершенные здесь обзорные исследования (Розно, 2005) позволили обобщить информацию об итогах интродукции древесных растений, в том числе видов рода боярышник. Однако комплексное изучение структурно-функциональных особенностей видов рода Crataegus L., ориентированное на сравнение их эколого-физиологических и биохимических показателей с особенностями местного вида – боярышника кроваво-красного, выполнено нами впервые.

Целью нашей работы являлось изучение эколого-физиологических особенностей видов рода боярышник в связи с уровнем их устойчивости в городских насаждениях лесостепи Среднего Поволжья (г. Самара).

Основные задачи исследования.

  1. Проведение диагностики жизненного состояния и определение морфометрических показателей растений рода боярышник в ряде модельных насаждений г. Самара.
  2. Оценка жароустойчивости и определение показателей водного режима листьев боярышников в зависимости от видовой принадлежности, места произрастания и погодных условий периода вегетации.
  3. Оценка содержания фотосинтетических пигментов и свободных аминокислот в листьях различных видов боярышников в сезонной динамике, в зависимости от года вегетации и места произрастания.

Научная новизна. Для семи видов рода боярышник в урбосреде лесостепи Среднего Поволжья впервые изучен комплекс эколого - физиологических показателей, связанных с уровнем их устойчивости в насаждениях. Впервые в сезонной динамике для периодов вегетации с 2004 по 2007 гг. проанализированы особенности водного режима, жаростойкости листьев, накопления в них важнейших компонентов фитомассы. Разработана и апробирована условная рейтинговая оценка стрессоустойчивости, позволившая на основе полученных данных сопоставить местный и интродуцированные виды рода боярышник.



Теоретическое значение работы. Представленные в работе данные о биологических особенностях древесных интродуцентов рода боярышник могут быть использованы для развития представлений о механизмах реализации адаптивного потенциала высших растений в условиях, выходящих за пределы их экологического оптимума.

Практическая значимость результатов. Полученные данные об устойчивости интродуцентов рода боярышник в урбосреде лесостепи (г. Самара) позволяют рекомендовать виды с выявленной более высокой стрессоустойчивостью в качестве компонентов городских насаждений различного типа в условиях умеренного континентального климата. Результаты исследования используются в преподавании эколого-биологических дисциплин в Самарском государственном областном университете (Наяновой).

Апробация работы. Основные результаты были доложены на научных и научно-практических конференциях: «Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ» (Новосибирск, 2005); «Актуальные проблемы современной биологии» (Астрахань, 2005); «Ботанические исследования в Поволжье и на Урале» (Саратов, 2006); «Роль ботанических садов в сохранении биоразноообразия растительного мира азиатской России: настоящее и будущее» (Новосибирск, 2006); «Интродукция растений в ботанических садах» (Саратов, 2006); «Рослини та урбанiзацiя» (Днепропетровск, 2007); «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (Тольятти, 2007); «Актуальные проблемы науки в России» (Кузнецк, 2007); «Экологические проблемы бассейнов крупных рек» (Тольятти, 2008); «Актуальные проблемы дендрологии» (Москва, 2009); «Интродукция растений: теоретические, методические и прикладные проблемы» (Йошкар-Ола, 2009).

Декларация личного участия автора. Автором лично на протяжении 2004-2007 гг. осуществлены все этапы исследования: выбор и обследование модельных насаждений; оценка устойчивости исследуемых растений рода боярышник, отбор образцов фитомассы, их предварительная обработка и лабораторные исследования, обработка цифровых данных. Написание текста работы проводилось при согласовании с научным руководителем. В тексте диссертации Р.В. Кузнецова использованы только материалы, полученные им лично. Доля личного участия автора в написании работ, опубликованных в соавторстве, составляет 30 - 80%.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Жизненное состояние представителей 7 интродуцированных видов рода боярышник в модельных насаждениях лесостепи Среднего Поволжья обнаруживает в разной мере выраженный уровень угнетения.

2. Показатели водного режима и уровень жаростойкости листьев боярышников – интродуцентов характеризуются сезонной динамикой и имеют видоспецифические особенности, что проявляется на фоне условий разных вегетационных периодов.

3. Среди видов боярышников, интродуцированных в лесостепи Среднего Поволжья, выявлены значительные различия по способности к накоплению свободных аминокислот в ответ на изменение гидротермического режима в период вегетации.

4. Для видов рода боярышник в насаждениях урбосреды лесостепи Среднего Поволжья прослеживается влияние комплекса биотопических условий на экофизиологические и биохимические особенности листового аппарата.

Публикация результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 17 научных работ, в том числе 3 статьи в ведущих рецензируемых журналах, определенных ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 154 страницах, состоит из введения, 7 глав, 5 выводов, списка литературы (170 источников, из них 10 на иностранных языках). Работа иллюстрирована 34 рисунками, 7 фотографиями, содержит 10 таблиц и 6 приложений.

Благодарность. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю Людмиле Михайловне Кавеленовой, и всем, кто оказал помощь в выполнении работы: коллективу ботанического сада Самарского государственного университета, особо – директору Светлане Алексеевне Розно, за предоставленную возможность выполнения данной работы, помощь и консультации, сотрудникам кафедры экологии, ботаники и охраны природы Самарского государственного университета за помощь в выполнении лабораторных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Глава 1. ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УСТОЙЧИВОСТИ КУСТАРНИКОВЫХ ИНТРОДУЦЕНТОВ РОДА БОЯРЫШНИК

В данной главе приводится краткий обзор работ, посвященных изучению проблем интродукции растений (Базилевская, 1964; Лапин, 1974; Некрасов, 1980). помимо этого рассматривается вопрос фитогеографического оптимума и его значения в интродукции растений. Рассматриваются действие и сочетание основных механизмов устойчивости растений к воздействию факторов внешней среды (механизмы избежания и толерантности) (Альтергот, 1973; Александров, 1964; Levitt, 1972, 1980; Гродзинский, 1983, и др.). Приведены общие сведения об адаптивной устойчивости растений к воздействию внешних факторов на молекулярном и энергетическом уровнях (Браун и др. 1967; Веселовский, Джанумов, 1974, Удовенко, 1977, 1980, Жученко, 1988).





Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследования являлись 7 видов рода боярышник (Crataegus L.): боярышник кроваво-красный (C. sanguinea Pall.) (местный вид), боярышник полумягкий (С. submollis Sarg.), боярышник перистонадрезанный (С. pinnatifida Bunge), боярышник Максимовича (С. Maximowiczii Schneid), боярышник даурский (C. dahurica Koehne), боярышник желтоплодный (C. chlorocarpa Lenne), боярышник алтайский (С. аltaica Lge.) (интродуценты различного географического происхождения). Изучавшиеся деревья размещались в дендрарии ботанического сада Самарского государственного университета (представлены все названные виды), а также в различных зеленых насаждениях г. Самара и его окрестностей, в которых было заложено 5 пробных площадей: пос. Красная Глинка (отдаленный район города, имеет свои промышленные объекты); парк им. Гагарина (расположен в черте города, в районе крупных транспортных путей); Загородный парк (расположен в черте города, в районе крупных транспортных путей); Городской парк культуры и отдыха им. А.М. Горького (Струковский сад, старейший парк в черте города); пос. Алексеевские дачи (в отдалении от города и промышленных предприятий).

Исследования проводились в период с 2004 по 2007 гг. Отбор проб листьев проводили в двадцатых числах с июня по сентябрь месяц с одних и тех же экземпляров растений. Исследуемые растения были представлены взрослыми экземплярами хорошего жизненного состояния на генеративной стадии развития.

Программа исследований включала изучение особенностей роста и развития растений, оценку жизненного состояния растений по шкале В.А. Алексеева, определение эколого-физиологических показателей листьев: жаростойкости (лабораторным методом Мацкова), водного режима (общей оводненности, водоудерживающей способности и суточных потерь влаги – методом повторных взвешиваний), определение содержания фотосинтетических пигментов (хлорофиллов А, В, суммы каротиноидов - спектрофотометрией ацетоновых экстрактов), свободных аминокислот (колориметрическим методом по Х.Н. Починку). Полученные данные обрабатывали посредством пакета программ ЕХСЕL. Помимо общепринятых биометрических показателей, для оценки выявленных закономерностей по полученным данным был проведен корреляционный анализ и основанный на регрессионном анализе графоаналитический метод (Драгавцева, Дьяконов, 2002), позволяющий изучать различия сравниваемых видов растений по их адаптации к конкретным диапазонам изменчивости экологических условий.

Глава 3. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава состоит из 7 разделов, в которых описывается географическое расположение г. Самары, морфологические, геологические и почвенные особенности района исследования. Представлены сведения о климатической ситуации, состоянии растительности и экологической характеристике района исследований (Куйбышевская область…, 1953; Ступишин, 1967; Плаксина, 1998; Иваненко, 1999; Шишкина, 1999; Кавеленова, 2006; Физико-географическое районирование., 1964).

Глава 4. Морфологические особенности и жизненное состояние некоторых видов рода боярышник в условиях лесостепи Среднего Поволжья (г. Самара)

4.1. Общая характеристика экологических условий в модельных насаждениях с участием видов рода боярышник

Дана краткая характеристика особенностей экологических условий в каждом из модельных насаждений г. Самары и его окрестностей, которые были в общем виде оценены в ходе полевых обследований при отборе проб, и подтверждены лабораторным исследованием почвенных образцов. В большинстве насаждений представлены среднесуглинистые почвы, за исключением парка Гагарина (тяжелосуглинистая почва). Средний уровень рН во всех исследуемых насаждениях равен 7,1 при понижении уровня рН до 6,8 в ботаническом саду. Результаты оценки почвенно-грунтовых условий показали, что они вполне пригодны для произрастания всех исследуемых видов. Это подтверждается сравнительно слабым уровнем техногенного загрязнения, отсутствием в непосредственной близости от изучаемых растений стационарных источников техногенного загрязнения. Исключение составляет парк им. Гагарина, где почва подвержена более сильному техногенному воздействию (плохое агрегатное состояние).

4.2. Морфометрические показатели исследуемых видов

Для древесных растений-интродуцентов в новых условиях обитания часто отмечается снижение ростовых показателей. Такие изменения вполне укладываются в общую картину адаптации растений к условиям, выходящим за рамки их экологического оптимума. Измерение высоты исследуемых видов рода боярышник, произрастающих на территории дендрария ботанического сада СамГУ, показало, что большинство видов достигают высоты существенно меньшей, чем в их естественных условиях произрастания (боярышники полумягкий и Максимовича - 50 и 57% по сравнению с их высотами в природном ареале, боярышник даурский - до 67%). Большую по сравнению с показателями в природном ареале высоту имели боярышники перистонадрезанный (133%) и желтоплодный (125%) (рис.1).

 Оценка показателей высоты боярышников в природном ареале и при-1

Рис. 1. Оценка показателей высоты боярышников в природном ареале и при интродукции в насаждениях г. Самары

Полученные результаты подтверждают тезис о том, что снижение ростовых параметров является своего рода «ценой» за приспособление к условиям, отличным от оптимальных. На его фоне может развиваться достаточный уровень устойчивости, что будет далее показано для боярышников полумягкого и Максимовича.



Pages:   || 2 | 3 |
 


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.