WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Вишницкая Ольга Николаевна

БИОМОРФОЛОГИЯ НЕКОТОРЫХ СПЛАВИНООБРАЗУЮЩИХ ГИГРОГЕЛОФИТОВ

03.00.05 – ботаника

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата биологических наук

Сыктывкар, 2009

Работа выполнена на кафедре ботаники

ГОУ ВПО «Вятский государственный гуманитарный университет» (г. Киров)

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Савиных Наталья Павловна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Мазуренко Мая Темофеевна

кандидат биологических наук, доцент

Маслова Светлана Петровна

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук
Институт биологии внутренних вод

им. И. Д. Папанина РАН

Защита состоится _25 ноября в 16-30 на заседании диссертационного совета Д 004.007.01 в Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу: 167982, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 28.

Факс: (8212) 24-01-63; e-mail: dissovet@ib.komisc.ru

Адрес сайта института: http://www.ib.komisc.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу: 167982, республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 24.

Автореферат разослан «___»_____________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор биологических наук А. Г. Кудяшева

Общая характеристика работы

В настоящее время биоморфология растений как наука находится на новом этапе своего развития. Создана стройная теоретическая база, на основе которой возможно изучение различных систематических и экологических групп растений. Однако, работы о структурно-морфологических особенностях водных и прибрежно-водных растений, за исключением исследований А. Г. Лапирова (1988, 2002, 2003; и др.) появились лишь в последнее десятилетие. Практически не изучена биоморфология уникальнейшей группы растений-сплавинообразователей, которые играют основную роль в зарастании водоёмов и смене растительных сообществ на территориях с низким уровнем затопления (Богдановская-Гиэнеф, 1949; Сукачёв, 1973; Папченков с соавт., 2003; Папченков, 2006а). Некоторые из них входят в экологическую группу «гигрогелофиты» (Папченков, 2001, 2003), типичными местообитаниями которых являются зона уреза воды и прибрежные отмели.

На основе анализа биоморфологии растений сходных жизненных форм из одной экологической группы, но из разных, особенно удаленных в системе покрытосеменных, таксонов цветковых, а также их роли в фитоценозе, можно наметить основные механизмы адаптаций растений к условиям биотопа. Биоморфологические адаптации установлены у столонно-розеточных гидрофитов (Петухова, 2008) и кистекорневых гигрогелофитов (Мальцева, 2009). Изучение с этих позиций сплавинообразующих гигрогелофитов позволит расширить знания об особенностях вторичного освоения водоёмов цветковыми растениями. В связи с этим объектами нашего исследования стали сплавинообразующие гигрогелофиты: сабельник болотный (Comarum palustre L.), белокрыльник болотный (Calla palustris L.) и вахта трёхлистная (Menyanthes trifoliata L.).

Цель работы: изучение биоморфологии растений-сплавинообразователей – Comarum palustre, Calla palustris и Menyanthes trifoliata для выяснения механизмов их адаптаций к специфическим условиям местообитаний.

Для достижения этой цели решали следующие задачи.

  1. Изучить побегообразование, онтоморфогенез и сезонное развитие C. palustre, C. palustris и M. trifoliata.
  2. Сравнить биоморфы модельных видов по структурной организации, побегообразованию, морфологической целостности особей, онтоморфогенезу и сезонному развитию.
  3. Выявить морфо-биологические адаптации сплавинообразующих гигрогелофитов к условиям обитания и сплавинообразованию.
  4. Предложить возможные модусы морфологической эволюции при становлении в ходе эволюции группы «сплавинообразующие гигрогелофиты».

Научная новизна. Впервые по единому алгоритму с позиций морфологической целостности особей, центрам их воздействия на среду, модульной организации, дифференциации побега на структурно-функциональные зоны охарактеризованы биоморфы сплавинообразующих гигрогелофитов на примере модельных видов. Установлено терминальное положение соцветия у M. trifoliata. Выявлена тенденция к итеративному ветвлению у всех видов. Подтверждено отнесение сабельника к стелющимся кустарникам на основании морфологического и анатомического критериев. Выявлены и описаны особые терминальные комплексы почек, обеспечивающие быстрое возобновление и нарастание особей после периода покоя. Установлены особенности побегообразования, обеспечивающие формирование сплавин и клонов у сплавинообразующих гигрогелофитов и закрепление их на уже освоенных территориях. Дополнена система жизненных форм настоящих водных и прибрежно-водных растений двумя самостоятельными подтипами поликарпиков в подотделе «Прибрежно-водные растения – гигрогелофиты». Выполнен сравнительно-морфологический анализ биоморф некоторых основных сплавинообразующих гигрогелофитов умеренной зоны, выявлены их морфо-биологические адаптации и определены возможные модусы возникновения этих специфических растений в ходе эволюции.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследования дополняют представления о разнообразии структурно-биологических особенностей и модульной организации растений, морфогенезе побега, морфо-биологических адаптациях растений к освоению территорий с повышенной влажностью; позволяют сравнивать сплавинообразующие гигрогелофиты с другими категориями жизненных форм; важны для дополнения системы жизненных форм водных и прибрежно-водных растений. Полученные данные являются вкладом в теоретические разделы ботаники: учения о жизненных формах, структурно-морфологических особенностях и модульной организации растений; необходимы для выработки стратегии сохранения и использования некоторых из них (особенно лекарственных).

Данные о биологических особенностях изученных видов могут быть использованы при составлении «Биологических флор», определителей растений, флор водоёмов. Полученные результаты включены в курс морфологии растений в ВятГГУ, а также могут быть использованы в спецкурсах по биоморфологии растений и гидроботанике, будут полезны гидробиологам, экологам, специалистам по охране окружающей среды для выработки стратегии сохранения и использования растительных ресурсов.

Апробация работы. Результаты работы представлены на I и II Областных научно-практических конференциях молодежи «Экология родного края – проблемы и пути их решения» (Киров, 2006, 2007); Всероссийской научной школе «Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: научный и образовательный аспекты» (Киров, 2006); Всероссийской молодежной научной конференции «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2007); Международной научно-практической конференции «Современные проблемы природопользования, охотоведения и звероводства» (Киров, 2007); XIII международной школе-конференции «Биология внутренних вод» (Борок, 2007); III Всероссийской научной конференции «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» (Пущино, 2008); I Всероссийской молодежной научной конференции «Молодежь и наука на севере» (Сыктывкар, 2008); Всероссийском научном семинаре по теоретической морфологии растений «Современные подходы к описанию структуры растений» (Киров, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе три – в рецензируемых журналах из списка изданий, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 239 страницах машинописного текста, имеет 54 рисунка и схемы, 3 таблицы. Список литературы включает 377 источников, из них 40 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Сплавины как место обитания гигрогелофитов

Рассмотрены различные классификации, особенности формирования сплавин и специфика условий жизни растений в их составе (Арискина, 1946, 1950, 1956; Экзерцев, 1961; Богдановская-Гиенэф, 1968; Сукачёв,1973; Тихомирова, Никитин, 1980; Довбня, Экзерцев, 1988; Экзерцев с соавт., 1990; Папченков с соавт., 2003б).

С позиций современной гидроботаники (Катанская, 1981; Папченков, 1985, 2001, 2003, 2006; Папченков, Соловьёва, 1993, 1995; Папченков с соавт., 2003а; Щербаков, 1994; Лапиров, 2002, 2003, 2006а, 2006б; Лелекова, 2006а; и др.) охарактеризована экологическая группа «гигрогелофиты», показано её место в системе водных и прибрежно-водных растений.

ГЛАВА 2. Физико-географические условия района исследования

Кировская область входит в состав Вятско-Камского региона и расположена в северо-восточной части Русской равнины, простирается от 56° до 61° с. ш. и от 41° до 54° в. д. (Прокашев с соавт., 2003). Приведена физико-географическая характеристика области с позиций Е. М. Исуповой (1997), М. О. Френкеля (1997), Л. А. Зубаревой (1997), А. Н. Соловьёва (1997), А. Н. Кликашевой (1997), А. М. Прокашева с соавт. (2003).

Охарактеризованы наиболее многочисленные в Кировской области старичные озёра. они отличаются кратковременными сезонными гидрологическими фазами, а также развитием, формированием, становлением в процессе эволюции. Исследованные виды обычно встречаются в водоёмах этого типа.

ГЛАВА 3. Материал и методы исследования

Полевые материалы собраны лично автором в 2006-2008 гг. в озёрах-старицах правобережной поймы р. Вятки ниже устья р. Чепцы (Широковская Старица, Чёрное озеро у пос. Коминтерновского и др.) в окрестностях г. Кирова; в пруду, расположенном в парковой зоне Нововятского района г. Кирова. Дополнительные сборы проводили в старичных озёрах расширения поймы р. Вятки ниже с. Вишкиль, в Котельничском районе Кировской области.

Полевой материал собирали в природе с мая по ноябрь. В первой половине вегетационного сезона с периодичностью 7-10 дней, во второй – 10-14 дней. Всего проанализировано более 400 особей каждого вида. Места сборов и образцы растений фотографировали.

Основное исследование структуры растений проводили в камеральных условиях. У каждой особи определяли длину побегов, количество метамеров, длину междоузлий, диаметр стебля, размеры листьев: длину черешка, длину и ширину листовой пластинки (простого листа или листочков сложного); количество боковых побегов, место, степень и порядок ветвления, особенности цветорасположения; отмечали время образования, степень ветвления, число и длину придаточных корней, их цвет. Выполняли схемы, отражающие строение побеговой системы. Отдельные структуры фотографировали.

Участки побегов фиксировали в 30% растворе спирта для дальнейшего исследования почек с использованием бинокуляра МБС-9. При этом определяли ёмкость почек, тип листовых зачатков, наличие пазушных структур, время заложения соцветий и цветков, степень их сформированности.

Для уточнения особенностей морфологии вегетативной и генеративной сфер, а также вариантов строения побеговых систем растений в разных экологических условиях были проанализированы образцы растений в гербарии ИБВВ РАН им. И. Д. Папанина (IBIW).

В работе применены онтогенетический (Ценопопуляции…, 1976; Смирнова, 1987), ритмологический (Серебряков, 1947, 1954, 1964; Уранов, 1965; Работнов, 1969) и сравнительно-морфологический (Серебряков, 1947, 1948, 1949, 1952; Мазуренко, Хохряков, 1977; Кузнецова, 1985, 1986а, 1986б, 1986в; Мазуренко, 1986; Борисова, Попова, 1990; Савиных, 2000, 2003а, 2006, 2007, 2008; Лелекова, 2006) методы исследования.

Типы почек по их роли в развитии монокарпического побега выделены в соответствии с принципами и терминологией Т. И. Серебряковой (1983б) с дополнениями Т. А. Комаровой (1989).

Жизненные формы охарактеризованы с позиций эколого-морфологической (Серебряков, 1962, 1964; Савиных, 2003а; Лелекова, 2006), фитоценотической (Работнов, 1969; Смирнова с соавт., 1976) классификаций, по положению почек возобновления в неблагоприятный период (Raunkiaer, 1934).

Основное внимание уделено изучению особенностей побеговой структуры особей. Рассмотрено строение и развитие побеговых систем (по: Arber, 1920; Troll, 1937; Серебряков, 1952; Серебрякова, 1971; Гатцук, 1974а, 1974б, 1994; Мазуренко, Хохряков, 1977; Мазуренко, 1986; Савиных, 2006; Серебрякова с соавт., 2006; Современные…, 2008; и др.), особенности морфологической дезинтеграции (Смирнова с соавт., 1976). Структурно-функциональные зоны монокарпического побега выделены согласно представлений И. В. Борисовой и Т. А. Поповой (1990); типы синфлоресценций – по W. Troll (1964, 1969) и Т. В. Кузнецовой (1985, 1986а, 1986б, 1986в); модели побегообразования – по Т. И. Серебряковой (1977, 1979, 1981, 1987), Н. П. Савиных (1998, 2004), Е. В. Лелековой (2006); архитектурные модели – по Т. И. Серебряковой (1977), Л. А. Гуркиной (1992), Л. Г. Коломейцевой (2004, 2005), Е. В. Байковой (2008).

Строение побеговых систем проанализировано с использованием трёх категорий модулей (Савиных, 2000, 2006; и др). Элементарный модуль – мельчайший, далее неделимый, метамер (терм.: Барыкина, Гуленкова, 1983); элементарная биоморфологическая единица побега, которая закладывается в течение одного пластохрона. Универсальный модуль – одноосный побег, образованный в результате деятельности одной апикальной меристемы. Основной модуль – пространственно-временная структура, которая формируется на основе целого универсального модуля или его части и закономерно повторяется у зрелых генеративных особей; элементарная биоморфологическая единица особи, определяющая тип биоморфы.

Модусы морфологической эволюции приняты согласно представлениям А. Л. Тахтаджяна (1954) и Т. И. Серебряковой (1983а).

ГЛАВА 4. Биоморфология и таксономия, география, экология

и практическое использование сплавинообразующих гигрогелофитов

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»