Морфологическая изменчивость Iris Halophila при интродукции в условиях центральной Якутии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Морфологическая изменчивость Iris halophila при интродукции в условиях центральной Якутии

Введение

iris halophila изменчивость

Iris halophila Pallas - Касатик солелюбивый, евразиатский широко распространенный вид. На территории России встречается в Предкавказье и Дагестане, в Европейской части - Волжско-Донском районе, Заволжье, на юге Западной Сибири. За пределами РФ - в Средней Европе, в Казахстане, Средней Азии и Монголии. Произрастает по долинам рек, в понижениях, на солонцеватых прибрежных и степных лугах, в чиевниках по солонцеватым берегам рек, озер и арыков, среди степных кустарников, от пустыни до субальпийского пояса [1].

Занесен в Красные Книги Омской области и Ставропольского края [2, 3]. Интродуцируется во многих ботанических садах России. В культуре устойчив, испытан в Барнауле, Новосибирске, Омске, Ростове-на-Дону, Санкт-Петербурге, Свердловске, Ставрополе, Чите, Уфе [4].

Корневище Iris halophila 1,5-2,0 см толщины. Прикорневые листья широкие 10-15 мм шириной и 50-70 (90) см длиной, мечевидные, жесткие, длиннозаостренные, равные цветоносу или превосходят его. Цветонос облиственный, слегка сдавленный, в междоузлиях слегка извилистый, 2-5 цветковый. Листочки обвертки в числе 2, травянистые, заостренные, на верхушке перепончатые. Цветки 7-10 см в диаметре, светло-желтые, палевые, иногда бледно-голубые, без аромата. Наружные доли околоцветника горизонтальные, отогнутые, эллиптические, с небольшой перетяжкой; внутренние доли прямостоячие, ланцетные. Надрыльцевые гребни 5-7 мм длиной. Трубка околоцветника по длине почти равна завязи. Коробочка с носиком, 6-гранная, грани попарно сближенные. Семена коричневые, сдавленные, иногда угловатые, 4-5 мм длиной и 3-4 мм шириной [3-5].

Цель исследования - изучение морфологической изменчивости Iris halophila при интродукции в условиях Центральной Якутии.

1.Объекты, район и методы исследования

Объект интродукционного испытания - Iris halophila (Iridaceae). Семенной материал получен по Делектусу из ботанических садов Москвы, Самары, Уфы, Новосибирска и Улан-Удэ.

Исследования проводились в 2016 гг. в коллекции ирисов Якутского ботанического сада (далее ЯБС) Института биологических проблем криолитозоны СО РАН, расположенного в 7 км к юго-западу от г. Якутска. Коллекционный питомник ЯБС расположен на 2 надпойменной террасе р. Лена с однородной по составу лугово-черноземной супесчаной почвой. Проводятся следующие агротехнические мероприятия: регулярный полив, рыхление, прополка сорняков и ежегодная одноразовая подкормка комплексом минеральных удобрений.

Для оценки изменчивости морфологических признаков отбирали 30 генеративных побегов с каждого образца. Изменчивость изучали по следующим признакам: высота генеративного побега, количество цветков и плодов (коробочек) в соцветии, длина и ширина листа, длина и ширина плода, длина и ширина семени. Данные обработаны с использованием пакета программ EXCEL. Вариация признаков определялась методом математической статистики и оценивалась по шкале С.А. Мамаева [6]. CV=7-15 % - низкий; 16-25 % - средний; 26-35 % - повышенный; 35-50 % - высокий; >50 % - очень высокий.

При изучении изменчивости использовали методические подходы, разработанные Ю.А. Злобиным [7], А.Р. Ишбирдиным, М.М. Ишмуратовой [8]. Изучение структуры изменчивости морфологических признаков проведено в соответствии с классификацией Н.С. Ростовой [9]. Метод предполагает выявление соотношения общей и согласованной изменчивости признаков.

Природно-климатические условия Центральной Якутии, в пределах которой расположен ботанический сад, крайне суровы и являются сильным ограничительным фактором при введении в культуру многих инорайонных видов и сортов декоративных растений. Произрастанию многих интродуцентов здесь препятствует продолжительная и крайне холодная зима, сменяющаяся жарким сухим летом, небольшая высота снегового покрова, повсеместное распространение многолетнемерзлых грунтов, являющихся постоянным источником низких температур в верхних слоях почвы, особенно весной и в начале лета.

Использованы метеорологические данные Государственного учреждения «Якутское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды федеральной службы России» за 2016 гг. Климадиаграмма выполнена по методу Г. Вальтера [10].

В целом, Центральная Якутия характеризуется засушливым климатом и меньшим количеством выпадающих осадков (рис. 1). Среднемесячные температуры и количество осадков в 2016 г. не имели резких отличий от средних многолетних данных, но распределение осадков различалось - максимум их приходится на июль.

Рис. 1. Климадиаграмма г. Якутска за 2016 г. в сравнении с многолетними данными. а - сумма осадков за год, в - сумма осадков за вегетационный период, в - среднегодовая температура воздуха.

2.Результаты исследований

В таблице 1 представлены условия исходного местообитания образцов. Исходные пункты Москва и Самара характеризуются умеренно-континентальным климатом, Уфа и Новосибирск - континентальным и Улан-Удэ - резко-континентальным.

Таблица 1. Среднегодовые данные погодных условий исходных точек сбора семян

Таблица 2. Морфометрические признаки I. halophila в условиях Центральной Якутии

*Примечание: в числителе M±m, (среднее значение ±ошибка), в знаменателе - min-max.

Исследованные образцы I. halophila значительно отличаются по морфологическим характеристикам (табл. 2). При сравнении условий исходного местообитания выявлено, что температурный показатель не оказывает существенного влияния (табл. 1-2). Изменчивость морфологических признаков зависит от количества выпадающих осадков в исходных местообитаниях. Так образцы Москва, Самара и Уфа, лидирующие по линейным параметрам (высота генеративного побега и длина листа) в исходных точках имеют сумму годового осадка 563-707 мм. По числовым параметрам (количество плодов) образцы из Улан-Удэ, произраставшие в условиях дефицита влаги, проявляют наиболее значительные показатели. Видимо, общая энергия образцов Улан-Удэ тратится не на увеличение вегетативной массы, а на репродуктивное усилие.

Общая изменчивость морфологических признаков I. halophila по всем параметрам варьирует от 5,6 до 32,2 % (табл. 3). Наибольшую степень вариации имеют количество плодов (22,7-32,2 %), проявляющееся на низком и среднем уровнях. Длина семени (в отличие от её ширины) является относительно стабильным признаком и характеризуется низким показателем коэффициента вариации.

Таблица 3. Общая изменчивость морфологических признаков* I. halophila в условиях Центральной Якутии

*Примечание: CV, % - коэффициент вариации.

На основе комплекса морфологических признаков для I. halophila вычислен индекс виталитета особи (IVC) (табл. 4). Минимальное значение IVC 0,955 (Новосибирск), максимальное - 1,082 (Москва).

Установлена зависимость жизненности особей (популяции) от количества осадков исходного пункта (табл. 4). Наибольшая доля особей класса виталитета «а» отмечена у московского образца. У образцов Новосибирск и Улан-Удэ преобладает уровень класса «b» и «с», что указывает на низкий уровень жизненности. Также у образца с наименьшим количеством осадков в исходном пункте не отмечены особи класса виталитета «а». Данный анализ показал, что образцы из исходных пунктов с суммой осадков за год 589-707 мм (Уфа, Самара и Москва) имеют процветающий тип виталитета, депрессивный, соответственно, с суммами осадков 460 и 265 мм (Новосибирск и Улан-Удэ).

Таблица 4 Характеристика жизненности ценопопуляций I. halophila по критерию виталитета и размерного спектра

По общей и согласованной изменчивости морфологические признаки I. halophila подразделяются на две группы (рис. 2). К ключевым признакам с высоким уровнем согласованной изменчивости при низкой общей изменчивости относятся количество цветков в соцветии, длина листа и параметры плода. Эти признаки выступают в качестве биологических индикаторов (II). Они определяют морфологическую структуру и общее состояние (жизненность) растения и в небольшой степени зависят от условий среды. Промежуточное положение по общей и согласованной изменчивости между группами экологических (VI) и эколого-биологических индикаторов (I) занимают такие признаки как количество плодов и ширина листа. К таксономическим признакам (III), с низкой согласованной и общей изменчивостью относятся параметры семян и высота генеративного побега.

Эколого-биологические индикаторов среди изучаемых признаков I. halophila не обнаружено. В более благоприятных условиях снижается вариабельность и сила связей в этой группе признаков. Наши данные также подтверждают общие закономерности по изменению корреляций морфологических признаков приведенных в работе Н.С. Ростовой [9].

Рис. 2. Структура изменчивости морфологических признаков I. halophila в условиях Центральной Якутии (по оси абсцисс R²_ch - согласованная изменчивость, по оси ординат CV, % - общая изменчивость). Морфологические параметры: 1 - высота генеративного побега, 2 - количество цветков в соцветии, 3 - Количество плодов в соцветии, 4 - длина листа, 5 - ширина листа, 6 - длина плода, 7 - ширина плода, 8 - длина семени, 9 - ширина семени.

Заключение

Изучена морфологическая изменчивость Iris halophila при интродукции в условиях Центральной Якутии. Испытано 5 образцов из разных точек - Москва, Самара, Уфа, Новосибирск и Улан-Удэ. Более значительным на изменчивость морфологических признаков является количество выпадающих осадков в исходных местообитаниях. Образцы, произраставшие в условиях дефицита влаги (Улан-Удэ), проявляют наиболее высокие показатели по репродуктивной части. У образцов из исходных точек с избыточным увлажнением (Москва, Самара и Уфа) расход энергии идет на увеличение вегетативной массы. Возможно, в этих районах адаптация растений шла в сторону увеличения фитомассы, с тем, чтобы повысить свою конкурентноспособность в борьбе за пространство.

Работа выполнена в рамках Госзадания ИБПК СО РАН на 2017-2020 гг. по теме: «Фундаментальные и прикладные аспекты изучения разнообразия растительного мира Северной и Центральной Якутии» (рег. номер ААААА-А17-117020110056-0).

Литература

1.Доронькин В.М. Семейство Iridaceae - Касатиковые // Флора Сибири. Araceae - Orchidaceae. Новосибирск: Наука, 1987. С. 113-125.

2.Красная книга Омской области / отв. ред. Г. Н. Сидоров, Н. В. Пликина. Омск: Изд-во ОмГПУ, 2015. 636 с.

3.Красная книга Ставропольского края: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений и животных: в 2 т. / отв. ред. Н. С. Панасенко. Ставрополь: Полиграфсервис, 2002. - Т. 1: Растения / отв. ред. А. Л. Иванов. 384 с.

4.Алексеева Н.Б. Иридарий Ботанического сада Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН (Коллекция растений семейства Касатиковых). СПб.: Изд-во «Анатолия», 2009. 144 с.

5.Декоративные травянистые растения для открытого грунта. Л.: Наука, 1977. Т. 1. 331 с.

6.Мамаев С.А. Уровни изменчивости анатомо-морфологических признаков сосны // Ботанические исследования на Урале. Свердловск, 1970. С. 58-67.

7.Злобин Ю.А. Теория и практика оценки виталитетного состава ценопопуляций растений // Ботан. журн., 1989. Т. 74, № 6. С. 769-781.

8.Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М. Адаптивный морфогенез и эколого-ценотические стратегии выживания травянистых растений // Методы популяционной биологии. Сыктывкар, 2004. Ч. 2. - С. 113-120.

9.Ростова Н.С. Корреляция: структура и изменчивость. СПб.: 2002. 308 с.

10.Вальтер Г. Растительность земного шара. - М.: Прогресс, 1968. - 547 с.

Размещено на Allbest.ru