WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ГАВРИЛОВА МАРИЯ НИКОЛАЕВНА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДРОКА КРАСИЛЬНОГО И РАКИТНИКА РУССКОГО 03.00.16 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Сыктывкар, 2009

Работа выполнена на кафедре экологии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Марийский государственный университет» Научный руководитель доктор биологических наук, профессор Жукова Людмила Алексеевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Савиных Наталья Павловна кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Скупченко Людмила Алексеевна

Ведущая организация: Пущинский государственный университет

Защита состоится « 15 » апреля 2009 года в 14-30 часов 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 Сайт института: www.ib.komics.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 «» 20 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук Кудяшева А.Г.

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Кустарники – это особая жизненная форма растений; морфологически в своей структуре они сочетают переходные признаки от деревьев к травам. Поэтому изучение особенностей их онтогенеза – одна из актуальных проблем, при этом не менее важным аспектом можно считать описание изменения анатомических структур в ходе индивидуального развития.

В фитоценозах роль кустарников изменяется от самой незначительной (под густым пологом высокоствольных деревьев) до доминирующей и определяющей остальной состав ценопоппуляций (ЦП) видов в сообществах (например, кустарниковые заросли или нарушенные вырубками или пожарами леса). Вклад кустарников при этом зависит от онтогенетической, виталитетной и пространственной структуры ЦП. Исследуемые виды, дрок красильный и ракитник русский, являются типичными представителями флоры Республики Марий Эл (РМЭ), составляют основу кустарникового яруса лесных сообществ, но, несмотря на это, нами найдены только отрывочные данные по их морфологии, распространению и совсем нет данных по структуре их ЦП.

Изучение особенностей анатомии, экологии, структуры ценопопуляций дрока красильного и ракитника русского позволит предложить меры по сохранению их ЦП в сообществах или восстановлению - в нарушенных местообитаниях.

Цель работы – изучение некоторых особенностей организации ЦП дрока красильного и ракитника русского.

Для реализации цели поставлены следующие задачи:

1. Описать онтогенез дрока красильного и ракитника русского, изучить анатомическое строение растений разных онтогенетических состояний.

2. Определить влияние экологических условий на биометрические показатели исследуемых растений, исследовать типы сопряженности ЦП видов в изученных сообществах.

3. Выявить особенности онтогенетической структуры ценопопуляций дрока красильного и ракитника русского в разных экологических условиях.

4. Оценить жизненность особей в ценопопуляциях и виталитетную структуру популяций исследуемых видов кустарников в зависимости от экологических условий местообитаний.

5. Изучить пространственное размещение особей в ценопопуляциях и изменение размеров фитогенных полей в разных онтогенетических состояниях.

Научная новизна работы. Впервые описан онтогенез дрока красильного и ракитника русского, выделены онтогенетические состояния и морфо-анатомические признаки-маркеры. В работе выявлены проявления размерной и морфологической поливариантности модельных видов;

выделены два типа биоморф – моноцентрическая и неявнополицентрическая.

Особенности размерной поливариантности применены при классификации особей по балам жизненного состояния.

Рассчитаны с использованием шкал (Цыганов, 1983) потенциальная и реализованная экологические валентности и индексы толерантности, уточнены значения диапазонов экологических условий местообитаний дрока красильного и ракитника русского по ряду почвенных шкал.

Впервые исследованы особенности онтогенетической, пространственной и виталитетной структуры ценопопуляций в разных экологических условиях в Республике Марий Эл. Определены базовые онтогенетические спектры. В пределах каждого онтогенетического состояния выделены особи трех баллов жизненности с учетом размеров и степени повреждения растений. Показана прямопропорциональная зависимость распределения особей от экологических факторов (богатства почв и освещенности) и методом сопряженности выявлено преимущественно нейтральное взаимовлияние ЦП дрока красильного и ракитника русского при их совместном произрастании.

Теоретическая и практическая значимость работы. При изучении онтогенеза исследуемых растений использовали концепцию дискретного описания онтогенеза и поливариантности развития растений (Работнов, 1950;

Уранов, 1975; Ценопопуляции растений, 1976, 1977, 1988; Жукова 1995), которые лежат в основе изучения популяционно-онтогенетического биоразнообразия. Полученные нами данные подтвердили возможность их применения для исследованных видов данной жизненной формы.

Знание потенциальной валентности и диапазонов условий произрастания дрока красильного и ракитника русского, данные по структуре их ЦП позволят использовать наиболее подходящие местообитания для восстановления ЦП и их использования для сбора лекарственного сырья.

Полученные данные расширяют знания об организации структуры ЦП кустарников и ее зависимости от экологических факторов среды, а также могут быть использованы при изучении курсов популяционной экологии.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской научной конференции «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» (Йошкар-Ола, 2006; Йошкар-Ола, Пущино, 2008); на 10-й Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология – наука XXI века» (Пущино, 2006); на научной конференции по итогам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава МарГУ (Йошкар-Ола, 2006).

Научные публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 1 статья в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК.

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ: № 04-04-«Экологические механизмы адаптаций растений к среде обитания и устойчивость популяций», № 07-04-0952 «Оценка роли биоразнообразия растений в динамике популяций и сообществ».

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованных источников и 4 приложений (страницы). Материал изложен на 141 странице, список литературы включает 190 источников, из них 17 на иностранных языках. В работе содержится рисунка и 27 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Объекты, районы и методы исследования Приводятся данные об ареале Genista tinctoria L. и Chamaecytisus ruthenicus (Fisch. ex Woloszcz.) Klaskova, их морфологии, экологии и практическом значении. Описаны методы исследования. Сбор материала проводился в течение вегетационных сезонов 2003-2007 гг. на территории Республики Марий Эл. Материал собран в 5 географических районах:

центральная часть РМЭ (окрестности г. Йошкар-Олы), северная часть (Оршанский район), южная часть (Волжский район), западная часть (Горномарийский район), восточная часть (Сернурский район). Всего исследовано 20 ЦП ракитника русского и 11 ЦП дрока красильного.

Изучение онтогенеза основано на концепции дискретного описания онтогенеза (Работнов, 1950; Уранов, 1975; Ценопопуляции растений, 1976, 1977, 1988; Жукова, 1995).

В работе использованы общепринятые методы геоботанических описаний. Их обработка проведена с помощью программного комплекса EcoScaleWin (Комаров и др., 1991; Заугольнова, Ханина, 1996; Компьютерная обработка геоботанических описаний…, 2008) по шкалам Д.Н. Цыганова (1983). Для обоих видов вычислены экологические валентности, индексы толерантности и коэффициент экологической эффективности (Жукова, 2004, 2005).

На каждой площадке были измерены биометрические показатели особей: длина листа, количество семян в плоде у средневозрастных генеративных растений, а также высота и диаметр куста у всех особей.

Сравнение полученных данных проводили с помощью однофакторного дисперсионного анализа в компьютерном комплексе Winstat 5.11.

Растительные препараты фиксировали в растворе: этиловый спирт (98%) – глицерин (60%) в соотношении 1:1 (Воронин, 1981). Срезы стебля производили у основания в прикорневой части, рассматривали под микроскопом, а также фотографировали с помощью микроскопа Digitae Bleuтм QX3тм Plus Computer Mikroscope. Для исследования зависимости анатомических структур дрока красильного и ракитника русского от экологических условий местообитаний брали двухлетние побеги.

В работе использовали классификацию популяций растений в зависимости от онтогенетических групп с выделением инвазионных, нормальных, регрессивных ЦП (Работнов, 1950); классификацию нормальных ЦП по абсолютному максимуму (на виргинильных, молодых генеративных, средневозрастных генеративных, старых генеративных, субсенильных онтогенетических группах), предложенную Л.А. Жуковой (1967), А.А. Урановым, О.В. Смирновой (1969); классификацию «дельтаомега» Л.А. Животовского (2000). Для каждой ценопопуляции были определены индексы восстановления и замещения (Жукова, 1988), а также возрастность (Уранов, 1975) и эффективность (Животовский, 2001).

При изучении виталитеной структуры ЦП было выделено 3 балла жизненности в каждом онтогенетическом состоянии (3 балла давали особи повышенной, 2 – нормальной и 1 – пониженной жизненности) (Жиляев, 2005). Онтогенез дрока красильного и ракитника русского впервые описан М.Н. Гавриловой, Л.А. Жуковой, Е.С. Закамской (Онтогенетический атлас…, 2008). По полученным данным были построены виталитетные спектры;

использована классификация жизненности популяций Ю.А.Злобина (1989);

рассчитаны показатели жизненности ЦП (Ценопопуляции растений, 1988).

Для изучения пространственной структуры использовали метод фитогенных полей А.А. Уранова (1965) и метод трансект, предложенный Л.А. Заугольновой (1974, 1976, 1982). Во всех изученных ценопопуляциях особи картировались на миллиметровой бумаге с обозначением их онтогенетического состояния. Для всех ЦП рассчитана общая площадь ФП и КНФП, который отражает «…насколько совокупность минимальных фитогенных полей элементов ценопопуляционного локуса больше его площади» (Жукова и др., 2006).

В работе использованы статистические методы: критерий 2 (хиквадрат), однофакторный дисперсионный анализ, коэффициент корреляции Спирмена (Rs) (Лакин, 1990).

По литературным сведениям даны физико-химические характеристики районов исследования.

Экологические условия местообитаний дрока красильного и ракитника русского описаны в разделе 1.4. (табл. 1).

Дрок красильный и ракитник русский произрастают в сходных по составу фитоценозах и диапазонах экологических условий. По экологическим шкалам Д.Н. Цыганова (1983) изученные виды являются гемистено-, мезо- или гемиэвривалентными по почвенным шкалам и шкале освещенности-затенения. Исключением является эвривалентность ракитника русского по шкале кислотности почв.

Таблица Характеристика изученных сообществ Ch. ruthenicus и G. tinctoria Флорис- Флористи- Общее тическая ческое проективНазвание фитоценоза по насыщен- богатство, ное ЦП доминантной классификации ность, количество покрытие, виды видов % Намывные пески (вейниково7 8 30 ЦП цразнотравный луг) Намывные пески (вейниково15 17 50 ЦП цразнотравный луг) Полевицево-разнотравный луг 10 11 90 ЦП цна лесной поляне Сосняк березово-лишайниковый 18 18 20 ЦП цСосняк лишайниковый 10 10 40 ЦП цМятликово-разнотравный луг 11 12 80 ЦП цСосняк лишайниковый с 8 10 40 ЦП цпримесью березы Вейниково-разнотравный луг 9 10 70 ЦП сВейниково-разнотравный луг 7 7 40 ЦП сМятликово-разнотравный луг 8 11 80 ЦП сПолевицево-мятликовый 10 13 55 ЦП ссуходольный луг Полевицево-мятликовый 9 12 45 ЦП юсуходольный луг Лапчатково-мятликовый луг 12 15 85 ЦП юГвоздика мятликово9 10 90 ЦП юполевицевый луг Гвоздика мятликово11 17 90 ЦП юполевицевый луг Сосняк орляковый 15 17 40 ЦП юСосняк вейниковый 10 14 40 ЦП юЗаросли кустарника акации с 10 10 90 ЦП юподростом ели Черноольшанник с примесью 7 9 50 ЦП юсосны Сосняк вейниковый с примесью 11 14 40 ЦП зберезы Сосняк вейниково-мятликовый 7 9 40 ЦП зСосняк орляково-полевицевый 12 16 55 ЦП вСосняк орляковый с примесью 10 12 65 ЦП влипы Глава 2. Экологическая характеристика дрока красильного и ракитника русского и влияние экологических условий на биометрические показатели растений Дана экологическая характеристика дрока красильного и ракитника русского в исследуемых местообитаниях. По совокупности климатических факторов дрок красильный принадлежит к мезобионтным видам.

Коэффициент экологической эффективности колеблется от 3,8 до 15%.

Максимально реализует свои потенции G. tinctoria по термоклиматической шкале (15%). По всем климатическим шкалам экологические условия изученных местообитаний занимают центральное положение от потенциально возможных (рис. 1 А).

По отношению к почвенным шкалам Д.Н. Цыганова (1983) дрок красильный может быть либо мезовалентным: шкалы увлажнения, переменности увлажнения и богатства почв азотом или гемистеновалентным:

Pages:     || 2 | 3 |






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