WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Тукмачева Елена Васильевна ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ РОДА ADENOPHORA FISCHER НА КУЗНЕЦКОМ АЛАТАУ 03.00.05 – «Ботаника»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Томск 2009

Работа выполнена на кафедре ботаники, физиологии растений и растительных ресурсов ГОУ ВПО «Томский сельскохозяйственный институт» филиал Новосибирского государственного аграрного университета и в лаборатории флоры и растительных ресурсов ОСП «НИИ биологии и биофизики Томского государственного университета»

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Некратова Наталья Алексеевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Куприянов Андрей Николаевич кандидат биологических наук, ст. науч. сотр.

Амельченко Валентина Павловна

Ведущая организация: Центральный сибирский ботанический сад СО РАН (г. Новосибирск)

Защита состоится «8» октября 2009 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.267.09 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36.

Факс: (3822) 529853, 529601.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: г. Томск, пр. Ленина, 34 а.

Автореферат разослан «_» 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук В. П. Середина 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Представленное исследование по роду Adenophora Fischer Бубенчик является ресурсоведческой работой, выполненной методом родовых комплексов, широко используемым в разных ботанических направлениях [Попов, 1929 ; Минаева, 1965 ;

Положий, 1973, 2000 ; Русанов, 1974 ; Курбатский, 1984 ; Фризен, 1988 ; Зуев, 1991 ;

Михайлова, 1993 ; Пошкурлат, 2000 ; Высочина, 2004 ; Амельченко, 2006 ; Байков, 2007].

Работа основана на идее Н. И. Вавилова [1920] о том, что мобилизация природных растительных ресурсов должна базироваться на фундаментальных исследованиях полезных растений, направленных на установление «границ» видов, видовой изменчивости по морфологическим, биологическим и физиологическим признакам, а также на получении знаний об ареалах и экологических условиях на современном этапе и во время формирования таксонов.

Род Adenophora относится к наиболее сложным группам в систематическом отношении, что установил еще Н. И. Коржинский [Korshinsky, 1894] и позднее подтвердили сибирские ботаники [Ревердатто, 1935 ; Крылов, 1949 ; Положий, 1979].

Специального изучения изменчивости рода Adenophora на Кузнецком Алатау не проводилось.

Разнообразие рода увеличивается к востоку от Енисея. В равнинной части Западной Сибири и в Европе произрастает один вид – A. lilifolia, в Забайкалье – [Олонова, 1996], на Дальнем Востоке – 7 [Шретер, 1966]. На Кузнецком Алатау отмечено 7 видов рода Adenophora [Некратов, Некратова Н. А., Некратова А. Н., а, 2002 б].

Виды рода Adenophora представляют большой практический интерес как перспективные лекарственные растения, содержащие сапонины (тритерпеновые, стероидные), флавоноиды и другие биологически активные вещества (БАВ).

Бубенчики применяются в традиционной медицине (Китай, Монголия, Тибет, Корея, Япония), особенно в гомеопатии [Теслов, 1991], а также введены в фармакопею КНР [Шретер, Валентинов, Наумова, 2004]. Они имеют широкий спектр фармакологической активности (отхаркивающая, противосудорожная, противоязвенная, противоопухолевая и др.). В народной медицине Сибири виды рода Adenophora широко используются как общеукрепляющие и повышающие иммунитет средства. Биохимический состав, а также биологическая активность подземных и особенно надземных органов бубенчиков изучены до сих пор недостаточно. Кроме того, введение в научную медицину новых ценных лекарственных растений является актуальным в связи с сокращением видового состава последних в рамках Российской Федерации по сравнению с территориями бывшего СССР [Пименова, 1979].

Ресурсные исследования определенного рода предваряют уточнение видового состава и изучение распространения видов в данном регионе.

На начальном этапе ресурсного изучения видов определяют наличие природной сырьевой базы, рассматривают возможности рационального использования природных популяций сырьевых видов. Для решения этих вопросов требуется изучение эколого-биологических особенностей дикорастущих сырьевых растений в целях разработки режима заготовки, обеспечивающего восстановление природных популяций после изъятия сырья [Методические указания …, 1988 ;

Некратова, Некратов, Михайлова, Серых, 1991 ; Некратова, Некратов, 2005]. Кроме того, знание экологии и биологии видов позволяет рекомендовать меры охраны, а также прогнозировать результаты введения в культуру. Специальные исследования по экологии и биологии видов рода Adenophora в природных популяциях на Кузнецком Алатау до сих пор не проводились. В литературе не отмечено изучение природных ресурсов видов рода Adenophora.

На Кузнецком Алатау бубенчики встречаются с невысоким обилием. В природных условиях эти растения малопродуктивны, к тому же, заготовки подземной массы бубенчиков населением приводят к снижению численности и уничтожению популяций. Весьма актуальным является изучение этих видов при введении в культуру. В культуре эти виды изучены до сих пор недостаточно.

Работа выполнена в рамках научных тем отдела экологии и лаборатории флоры и растительных ресурсов НИИ ББ ТГУ (проект № 01-04-49703, 02-04-63115).

Цель и задачи исследования. Целью работы явилось изучение экологобиологических особенностей видов рода Adenophora на Кузнецком Алатау в связи с вопросами использования, охраны и интродукции. Для выполнения цели были поставлены следующие задачи:

1) уточнение видового состава и составление конспекта рода Adenophora в пределах Кузнецкого Алатау;

2) исследование изменчивости видов рода;

3) проведение ботанико-географического анализа;

4) изучение экологии и ценокомплексов видов рода Adenophora;

5) исследование биологических особенностей видов рода Adenophora на популяционном уровне;

6) изучение ресурсов и получение базовых ресурсных характеристик видов;

7) разработка экспресс-методов определения массы сырья с единицы площади условно промысловых видов;

8) изучение возможностей введения в культуру видов рода Adenophora на юге Томской области.

Материалы и методика работы. Объект исследований – виды рода Adenophora, распространенные на Кузнецком Алатау.

Работа выполнена на основе материалов, собранных автором в ходе маршрутных и полустационарных исследований в течение четырех полевых сезонов (2003–2006 гг.) (Рисунок 1) и обработки гербарных коллекций Гербария им. П. Н.

Крылова ТГУ (г. Томск, TK), Гербария ЦСБС СО РАН (г. Новосибирск, NS), лаборатории флоры и растительных ресурсов НИИ ББ ТГУ (г. Томск), Института экологии человека СО РАН (г. Кемерово). Всего обработано около 1200 гербарных образцов.

В целом, собрано более 300 гербарных листов по роду и использовано около 230 геоботанических описаний.

Составлен конспект рода с использованием флористических сводок [«Флора Западной Сибири», 1949 ; «Флора СССР», 1957 ; «Флора Красноярского края», 1979 ;

«Флора Сибири», 1996 ; «Конспект флоры Внешней Монголии», 1996 ; «Каталог флоры Республики Хакасия», 1999]; монографической работы по роду С. И.

Коржинского [1894]. Составлены точечные карты ареалов видов на Кузнецком Алатау.

Изучение фенотипической изменчивости проводили в популяциях и на биологических профилях. При изучении фенотипической изменчивости методологической основой исследования явились работы Н. И. Вавилова [1920], Ю. П. Кожевникова [1987, 1988, 1989], Н. А. Некратовой [1995] и др.

О внутривидовой изменчивости и границах видов судили на основании соотношения фенотипов по большинству диагностических признаков в пределах указанной территории, не прибегая к гибридологическому анализу [Тимофеев-Ресовский, Яблоков, Глотов, 1973]. В популяциях для каждого признака выявлены все (обычно 2–3) «выражения». Понятие «выражение» признака принято по трактовке Ю. П.

Кожевникова [1987, 1988, 1989]. Наличие в локальных популяциях трех выражений одного признака (например, край зубцов чашечки у видов рода Adenophora может быть цельным, зубчатым или промежуточным) связывали с тремя аллельными вариантами гена и кодоминированием аллелей в гетерозиготе. Формы, различающиеся по выражениям одного признака, считали не самостоятельными видами, а аллеломорфами в понимании Ю. П. Кожевникова [1987, 1988, 1989].

Рисунок 1 – Карта-схема ботанико-географического районирования Кузнецкого Алатау и района исследований Геоботанические округа: 1 – Барзасский таежный; 2 – Кузнецко-Алатауский высокогорный; – Северо-Кузнецко-Алатауский низкогорный темнохвойно-светлохвойный; 4 – ВосточноКузнецко-Алатауский среднегорный темнохвойно-светлохвойный; 5 – Балыксинский горный черневой; 6 – Батеневский низкогорный лесостепной.

С целью изучения изменчивости была составлена сводная таблица рядов фенотипической изменчивости по 17 морфолого-биологическим признакам и их выявленных выражений для видов рода Adenophora. На основании установленных морфологических отличий получена дендрограмма сходства 7 видов с помощью проведения процедуры кластерного анализа, представленной в пакете «Statistica for Windows ver. 6.0». О сходстве видов судили по величине относительного фенотипического расстояния между ними.Для четырех видов была рассчитана внутрипопуляционная и межпопуляционная изменчивость по двум вегетативным признакам – высоте побега и ширине листа и двум генеративным признакам – длине венчика и длине нектария.

Ботанико-географический анализ, включающий хорологический и пояснозональный, выполнен по классическим методикам [Малышев, 1965 ; Положий, 1965 ;

Ревушкин, 1988 ; Седельников, 1988 ; и др.].

Структура ценокомплексов видов выявлена на основе анализа геоботанических описаний. Использована классификация растительности Хакасии и Кемеровской области [Куминова, 1950, 1976] и классификация высокогорной растительности АлтаеСаянской горной области [Седельников, 1988]. Экологическая оценка местообитаний по факторам увлажнения – У (120 ступеней), богатства и засоленности почв – БЗ (ступеней), пастбищной дигрессии – ПД (10 ступеней) проведена методом стандартных экологических шкал Л. Г. Раменского [1938]. Величина каждого экологического фактора рассчитывалась на основании ступеней, установленных И. А. Цаценкиным для гор Средней Азии, Алтая и Урала [1967]. Отнесение вида к высотному поясу проведено по шкале высотности – В (15 ступеней), предложенной для Алтае-Саян Н. А. Некратовой [Некратова, Некратов, 2005]. Для каждого вида составлена экологическая формула для оптимальных местообитаний. Кроме того, получено представление об экологической амплитуде видов по экологической характеристике ценокомплекса в целом [Цаценкин, 1967 ; Прокопьев, 2001]. По экологическим факторам судили об экологических группах видов. Классификация экологических групп принята по Е. П.

Прокопьеву [2001].

Изучение биологических особенностей проведено на популяционном уровне по общепринятым методикам. При изучении жизненных форм видов рода Adenophora использовали классификации Гризебаха [Grisebach, 1872], Раункиера [Raunkiaer, 1905], В. Н. Голубева [1965], И. Г. Серебрякова [1964], Л. П. Рысина и Г. П. Рысиной [Рысин, Рысина, 1987]. При описании полного онтогенеза особей использовали периодизацию онтогенеза, предложенную Т. А. Работновым [1950], дополненную А.

А. Урановым [1975] и его учениками [Ценопопуляции растений …, 1976, 1988 ;

Онтогенетический атлас..., 2000]. Ритмы сезонного развития особей определяли по методикам И. Г. Серебрякова [1954], В. Н. Голубева [1965] и др. Описание возрастной структуры популяций бубенчиков проводилось путем составления возрастных спектров [Ценопопуляции растений …, 1976, 1988]. Семенная продуктивность изучалась по общепринятой методике [Вайнагий, 1974]. Также получено представление о стратегии жизни на основе идей Л. П. Раменского [1938] и Т. А.

Работнова [1983]. Всего изучено 39 ценопопуляций бубенчиков в разных экологоценотических условиях.

Количественное определение основных БАВ (дубильные вещества, флавонолы, катехины, сапонины, кумарины, алкалоиды, сахара, пектины) по общепринятым методикам проведено в лаборатории фитохимии ЦСБС СО РАН (г. Новосибирск).

Выявление фитоэкдистероидов осуществлено в лаборатории фитохимии СБС Томского государственного университета (г. Томск).

Проведена рекогносцировочная оценка ресурсов изучаемых видов по шкале ориентировочного определения запасов сырья (глазомерной таксации). Для анализируемых видов была изучена масса сырья с единицы площади в ассоциациях ценокомплексов способом моделей [Методические указания..., 1988]. Для разработки экспресс-методов изучена зависимость между морфологическими признаками – высотой, диаметром и массой сырья 1 модели (генеративного побега). Для оценки степени зависимости (тесноты связи) между изменяющимися признаками использовали корреляционный анализ [Лакин, 1980 ; Шмидт, 1984]. Были рассчитаны уравнения регрессии и составлены графики для А. coronopifolia, А. lamarckii, А. lilifolia, А. stenanthina, позволяющие установить сырьевую массу одного побега по выделенным морфологическим признакам.

Цифровые данные были обработаны в программе «Statistica for Windows ver.

6.0». Величину изменчивости по всем изученным показателям определяли на основании коэффициента вариации (V, %). Уровни варьирования признаков приняты по Г. Н. Зайцеву [1973]: V>20,0 % – высокий, V=11,0–20,0 % – средний, V<11,0 % – низкий.

Защищаемые положения. Видовой состав, географические, экологоценотические и биологические особенности видов рода Adenophora.

Научная новизна. Впервые на Кузнецком Алатау проведено комплексное исследование рода Adenophora, включающее изучение эколого-ценотической приуроченности видов, ценопопуляционных характеристик, а также изменчивости видов. Выявлены диапазоны экологических условий местообитаний видов.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






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