Мониторинг состояния ценопопуляций Orchis militaris L. в степной зоне Башкирского Зауралья

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Биология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Биология
Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского, 2014, № 3 (3), с. 119−123
УДК 582. 594. (470. 57)
МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ ORCHIS MILITARIS L. В СТЕПНОЙ ЗОНЕ БАШКИРСКОГО ЗАУРАЛЬЯ
© 2014 г. И.В. Суюндуков1, А.С. Шамигулова2, Ф.С. Сабитова2
1 Сибайский институт (филиал) Башкирского госуниверситета 2 Башкирский государственный природный заповедник, с. Старосубхангулово
sujundukov11@mail. ru
Поступила в редакцию 15. 05. 2014
Исследованы динамика численности и онтогенетические спектры ценопопуляций Оrchis militaris в течение 5 лет в условиях степной зоны Башкирского Зауралья. Установлено, что на состояние ценопопуляций влияют погодно-климатические, гидрологические и антропогенные факторы. В ценопопуля-циях, обитающих в близких эколого-фитоценотических условиях, выявлены синхронные изменения онтогенетических спектров по ряду лет.
Ключевые слова:chis militaris, мониторинг, ценопопуляция, онтогенетический спектр, Башкирское Зауралье.
Orchis militaris L. (Orchidaceae Juss.) является одним из наиболее редких видов флоры Республики Башкортостан (РБ), включен в Красную книгу РБ [1] в статусе 2 категории редкости (сокращающиеся в численности). В республике известны всего 25 местонахождений вида, примерно половина из которых были выявлены в 60−80 гг. прошлого века. Редкая встречаемость О. militaris на Южном Урале связана с узкой экологической амплитудой вида к абиотическим факторам среды, редкое сочетание которых в природе еще больше лимитирует его распространение [2]. В Башкирском Зауралье О. militaris обитает в поймах малых рек с резко переменным режимом увлажнения, на солонцеватых почвах. В этой части ареала, несмотря на аридность и резкую континентальность климата, вид образует относительно крупные ценопо-пуляции (ЦП) на больших площадях и с высокой численностью [3].
Цель данной работы — проведение мониторинговых исследований для выявления особенностей функционирования ценопопуляций О. militaris в условиях степного Башкирского Зауралья.
Мониторинговые и популяционные исследования проводили в период полевых сезонов 2006—2010 гг. в степной зоне Башкирского Зауралья в соответствии с общепринятыми методиками, опубликованными нами ранее [2, 3]. При изучении воздействия погодных условий на динамику ЦП использовали данные метеостанции Сибайского института (филиала) БашГУ. В работе применялся гидротермический коэффициент Селянинова: К = 10 R/Y t,
где Я — сумма осадков в мм за период с температурами выше 10°,? t — сумма температур в градусах за то же время.
Многолетняя динамика численности ценопопуляций О. militaris нами исследована в период 2006—2010 гг. на злаково-разнотравном лугу (ЦП1), на разнотравном солончаковатом лугу (ЦП2) и на злаково-разнотравном солон-чаковатом лугу (ЦП3) в степной зоне Башкирского Зауралья. Общее проективное покрытие травостоя в отмеченных сообществах в среднем состаляло 60, 55, 65% соответственно. Площадь Ц П в течение ряда лет существенно не изменилась и составляла, соответственно, 600, 180, 1600 м². Эти местообитания вида находятся вблизи населенных пунктов и подвергаются различным формам антропогенных воздействий: сенокошению, выпасу, вытаптыванию.
Анализ динамики плотности особей в ЦП в течение пяти лет исследований показал, что ЦП1 и ЦП2 проявили сходные тенденции изменения: в период 2006—2007 гг. плотность особей в этих ЦП увеличилась, в последующие годы (2008−2010 гг.) происходило ее постепенное, а в некоторые года существенное уменьшение (рис. 1). Особенно резко, более чем в два раза увеличилась плотность особей (также численность) в 2007 году за счет ювенильных растений в ЦП1, обитающей в относительно разреженном сообществе. Плотность особей в ЦП по годам колеблется существенно — от 1.5 (ЦП2) до 2. 0−2.8 раз (ЦП3 и ЦП1).
Относительно низкая плотность отмечена в ЦП3, обитающей на злаково-разнотравном
2006 2007 2008 2009 2010
Рис. 1. Динамика плотности особей в ценопопуляциях ОтеЫз militaris L. в степной зоне Башкирского Зауралья Примечание: По оси абсцисс — годы, по оси ординат — плотность (шт/м2).
2010 г.
Рис. 2. Динамика возрастных спектров ценопопуляций Orchis militaris L. в 2006—2010 гг. в степной зоне Башкирского Зауралья (j, im, v, g — возрастные состояния)
Примечание: По оси абсцисс — возрастные состояния, по оси ординат — процент особей данного возрастного состояния.
солончаковатом лугу. Здесь выявлено постепенное незначительное снижение плотности особей в ЦП в течение ряда лет.
Анализ динамики возрастных спектров ЦП показал (рис. 2), что в течение ряда лет происходят, в целом, однонаправленные изменения возрастных спектров ЦП. Особенно это выражено в ЦП1 и 3, обитающих на лугах с участием злаков и с близкими условиями
увлажнения почвы (5,6−6,0 ступени шкалы Элленберга). В них два года подряд — 20 062 007 гг. — установлены подъемы численности ювенильных особей ()), доля их составила около половины численности ЦП. Имматурные особи (1т) по доле участия в эти годы занимали второе место [3].
В 2008 году в возрастных спектрах всех трех ЦП абсолютные максимумы приходились на
имматурные возрастные состояния, доля юве-нильных особей снизилась до 18−24%. Причинами таких изменений возрастных спектров ЦП являлись, с одной стороны, переход ювениль-ных особей предыдущего года в имматурное состояние, с другой — очень низкий процент плодоношения (1. 6−4. 8%) О. militaris в 2007 году. В этом году в первой пентаде июня были возвратные заморозки с отрицательными температурами воздуха и с осадками в виде снега. После заморозков зафиксировано полное обмерзание соцветий О. militaris, которые в это время находились в состоянии массового цветения. Позже в этих ЦП были отмечены единичные цветущие особи, которые выжили благодаря более поздней вегетации. Прегенера-тивная фракция ЦП от заморозков существенно не пострадала. Данное явление позволяет говорить о наличии у О. militaris ритмологической поливариантности (по классификации Л. А. Жуковой [4]), которая проявляется в сдвигах фенологических состояний у особей одной ЦП. Следует согласиться с мнением этого автора о том, что «поливариантность развития во всех ее проявлениях — широко распространенный адаптационный механизм растений, способствующий устойчивости популяций в постоянно меняющихся условиях среды».
Возрастные спектры ЦП2, обитающей на менее влажных почвах (5.3 ступени шкалы Элленберга), больше отличались в первые два года исследований и характеризовались относительно низкими долями ювенильных и высокой долей имматурных особей в 2006 году.
В период 2008—2009 гг. абсолютные максимумы в возрастных спектрах всех трех ЦП переходят с имматурного на взрослое вегетативное состояние (v): если в 2008 году доля имматурных особей составила 36−47%, взрослых вегетативных — 18−25%, то в 2009 году их доля составила, соответственно, 25−27% и 3038%. В 2010 году ЦП вновь характеризовались левосторонними возрастными спектрами в связи с высоким участием в них ювенильных и имматурных особей. В этот год в ЦП1 резко, почти в два раза, повысилась численность ювенильных особей, по сравнению с предыдущими годами. Объясняется это тем, что осенью 2009 года случился пожар в местообитании этой ЦП, что, снижая конкуренцию со стороны других видов растений, благоприятствовало семенному размножению О. militaris. Аналогичные данные с этим видом были получены в Оренбургской области в заповеднике «Оренбургский», где произошло резкое увеличение численности ювенильных растений (с
11.1 до 20%) после пожара предыдущего года
[5]. По мнению М. Г. Вахрамеевой с соавторами
[6], огонь действует как фактор, увеличивающий освещение и несколько ослабляющий конкуренцию с высокорослыми растениями.
Доля взрослых вегетативных и генеративных особей в 2006 году в разных ЦП были незначительными и составили, соответственно, от 10 до 13% и от 14 до 22% от общей численности ЦП. Во всех ЦП в этом году генеративные особи преобладали над взрослыми вегетативными. В последующие четыре года (20 072 010 гг.) численность взрослых вегетативных особей всегда преобладала над численностью генеративных особей.
Доля генеративных особей во всех трех ЦП была минимальной в 2007 и 2010 годах. По сравнению с предыдущими годами (2006 и
2009 гг. соответственно) их доля сократилась от 2−3 до 8 раз.
Считается, что процент генеративных особей орхидей связан с погодными условиями начала предыдущего лета, когда закладываются генеративные почки [7,8]. В 2010 году в ЦП1 цветущие особи полностью отсутствовали. По-видимому, большинство генеративных особей перешло либо во вторичный покой, либо во временно нецветущее состояние, что отразилось на увеличении численности взрослых вегетативных особей в ЦП.
Чтобы оценить влияние погодных условий начала лета предыдущих лет на долю генеративных особей в ЦП, нами был применен гидротермический коэффициент Селянинова. В результате выявлено, что, в целом, существует положительная зависимость между гидротермическими коэффициентами мая-июня месяцев предыдущих лет и долей генеративных особей в
ЦП.
С повышением гидротермического коэффициента, или влагообеспеченности, наблюдается увеличение доли генеративных особей в ЦП. Например, в 2007 году май и июнь месяцы были относительно влажными и прохладными (гидротермический коэффициент — 2. 8), в результате доля генеративных особей в ЦП в 2008 году составила значительную часть (12−25%) от общей численности особей. Наоборот, жаркое и засушливое лето 2009 года (гидротермический коэффициент составил всего 1. 1) привело к резкому снижению доли генеративных особей в
2010 году — от 0 до 11%.
Из рис. 2 видно, что максимумы возрастных спектров приходятся на ювенильное, имматур-ное либо на взрослое вегетативное онтогенетические состояния. Аналогичные с нашими дан-
ными результаты получены в суровых климатических условиях Якутии, где возрастные спектры ЦП О. militaris в течение ряда лет оставались левосторонними [9]. Переходы максимумов возрастных спектров связаны с волнами возобновления, по которым можно косвенно судить о длительности возрастных состояний. Длительность пребывания особей в ювениль-ном и имматурном возрастных состояниях в условиях степного Зауралья длится около двух лет. Это хорошо согласуется с данными М. Г. Вахрамеевой с соавторами [6], которые установили, что в благоприятных условиях каждая стадия онтогенеза (ювенильная, имматурная, виргинильная) О. militaris длится 1−2 года.
Таким образом, многолетние мониторинговые исследования выявили значительные флуктуации как общей численности, так и численности отдельных возрастных групп в ЦП. Наибольший вклад в динамичность демографических характеристик ЦП О. militaris вносят волны возобновления, или всплески численности ювенильных особей и разнонаправленные флуктуации численности генеративных особей, которые зависят, в большей степени, от погодных и гидрологических условий. Выявлена положительная зависимость между гидротермическими коэффициентами мая-июня месяцев предыдущих лет и долей генеративных особей в ЦП: с повышением гидротермического коэффициента, или влагообеспеченности, происходит увеличение доли генеративных особей. В степной зоне Башкирского Зауралья лимитирующим фактором естественно-природного характера О. militaris могут выступать поздние весенние заморозки с отрицательными температурами воздуха. Выявленная для вида ритмологическая поливариантность является одним из механизмов устойчивости ЦП. Умеренные антропогенные нагрузки оказывают положительное влияние на демографические характеристики ЦП, способствуя реализации семенного размноже-
ния особей. Пожары также положительно сказываются на процессах самоподдержания ЦП, ослабляя конкуренцию со стороны других растений.
Список литературы
1. Красная книга Республики Башкортостан. Т. 1. Растения и грибы / Под ред. Б. Н. Миркина. 2-е изд., переработ. Уфа: МедиаПринт, 2011. 384 с.
2. Суюндуков И. В., Шамигулова А. С., Ишмура-това М.М., Ишбирдин А. Р. Эколого-фитоценоти-ческие и демографические характеристики Grchis militaris L. на Южном Урале // Бюл. Московского общества испытателей природы. Отд. биол. 2009. Т. 114. Вып. 5. С. 30−34.
3. Шамигулова А. С., Суюндуков И. В. Динамика ценопопуляций Grchis militaris L. в степном Зауралье Республике Башкортостан // Вестник Оренбургского госуниверситета. 2009. № 6. С. 421−424.
4. Жукова Л. А. Популяционная жизнь луговых растений. Йошкар-Ола: РИИК «Ланар», 1995. 224 с.
5. Стецук Н. П., Кин. Н.О. Orchis militaris L. на охраняемых территориях Южного Приуралья // Материалы IX Международной науч. конф. «Охрана и культивирование орхидей», Санкт-Петербург, 26−30 сентября 2011 г. С. 370.
6. Вахрамеева М. Г., Загульский М. Н., Быченко Т. М. Ятрышник шлемоносный // В кн.: Биологическая флора Московской области / Под ред. В. Н. Павлова, В. Н. Тихомирова. М.: Изд-во МГУ- изд-во «Аргус», 1995. Вып. 10. С. 64−74.
7. Вахрамеева М. Г., Денисова Л. В. Некоторые особенности биологии и динамика численности ценопопуляций двух видов рода Platanthera // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1988. Т. 93. Вып. 3. С. 87−92.
8. Блинова И. В. Онтогенетическая структура популяций некоторых орхидных на нарушенных местообитаниях в Мурманской области // Ботан. журн. 2001. Т. 86. № 6. С. 101−113.
9. Афанасьева Е. А. Состояние ценопопуляции Grchis militaris L. (Orchidaceae) в Южной Якутии // Материалы IX Международной конф. «Охрана и культивирование орхидей», Санкт-Петербург, 26−30 сентября 2011 г. С. 35−38.
MONITORING OF THE STATUS OF COENOPOPULATIONS OF ORCHIS MILITARIS L.
IN THE STEPPE ZONE OF BASHKIR ZAURALIE
I.V. Suyundukov, A.S. Shamigulova, F.S. Sabitova
We have been investigating the long-term dynamics of the number and ontogenetic spectra of coenopopulations of Orchis militaris in the steppe zone of Bashkir Zauralie for 5 years. It is proved that weather and climate, water and anthropogenic factors influence the state of coenopopulations. In populations living in near-phytocoenotic ecological conditions there were identified synchronous changes of ontogenetic spectra for a number of years.
Keywords: Orchis militaris, monitoring, coenopopulation, ontogenetic spectrum, Bashkir Zauralie.
References
1. Krasnaya kniga Respubliki Bashkortostan. T. 1. Rasteniya i griby / Pod red. B.N. Mirkina. 2-e izd., pere-rabot. Ufa: MediaPrint, 2011. 384 s.
2. Suyundukov I.V., Shamigulova A.S., Ishmura-tova M.M., Ishbirdin A.R. Ekologo-fitotsenoticheskie i demograficheskie kharakteristiki Orchis militaris L. na Yuzhnom Urale // Byul. Moskovskogo obshchestva ispytatelei prirody. Otd. biol. 2009. T. 114. Vyp. 5. S. 30−34.
3. Shamigulova A.S., Suyundukov I.V. Dinamika tsenopopulyatsii Orchis militaris L. v stepnom Zaural'-e Respublike Bashkortostan // Vestnik Orenburgskogo gos. universiteta. 2009. № 6. S. 421−424.
4. Zhukova L.A. Populyatsionnaya zhizn'- lugovykh rastenii. Ioshkar-Ola: RIIK «Lanar», 1995. 224 s.
5. Stetsuk N.P., Kin. N.O. Orchis militaris L. na okhranyaemykh territoriyakh Yuzhnogo Priural'-ya // Materialy IX Mezhdunarodnoi much. konf. «Okhrana i
kul'-tivirovanie orkhidei» Sankt-Peterburg, 26−30 sentyabrya 2011 g. S. 370.
6. Vakhrameeva M.G., Zagul'-skii M.N., Bychenko T.M. Yatryshnik shlemonosnyi // V kn: Biologicheskaya flora Moskovskoi oblasti / Pod red. V.N. Pavlova, V.N. Tikhomirova. M.: Izd-vo MGU- izd-vo «Argus», 1995. Vyp. 10. S. 64−74.
7. Vakhrameeva M.G., Denisova L.V. Nekotorye osobennosti biologii i dinamika chislennosti tseno-populyatsii dvukh vidov roda Platanthera // Byul. MOIP. Otd. biol. 1988. T. 93. Vyp. 3. S. 87−92.
8. Blinova I.V. Ontogeneticheskaya struktura pop-ulyatsii nekotorykh orkhidnykh na narushennykh mes-toobitaniyakh v Murmanskoi oblasti // Botan. zhurn. 2001. T. 86. № 6. S. 101−113.
9. Afanas'-eva E.A. Sostoyanie tsenopopulyatsii Orchis militaris L. (Orchidaceae) v Yuzhnoi Yakutii // Materialy IX Mezhdunarodnoi konf. «Okhrana i kul'-tivirovanie orkhidei», Sankt-Peterburg, 26−30 sentyabrya 2011 g. S. 35−38.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой