Еколого-фітоценотичні основи інтродукції представників тропічної флори в умовах захищеного ґрунту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

УДК 581.5: 631.544: 728.98: 581.524.44: 635.952.2

03.00.16 - екологія

Автореферат дисертації

на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Еколого-фітоценотичні основи інтродукції представників тропічної флори в умовах захищеного ґрунту

Сидоренко Олена Володимирівна

Київ - 2005

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в секторі інтродукції тропічних і субтропічних рослин Ботанічного саду імені академіка О.В. Фоміна Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор, член-кореспондент УААН Мусієнко Микола Миколайович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри фізіології та екології рослин.

Офіційні опоненти:

- доктор біологічних наук, професор Мороз Павло Антонович, Національний ботанічний сад імені М.М. Гришка НАНУ, заступник директора з наукової роботи;

- кандидат біологічних наук, доцент Скиба Юрій Андрійович, Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова МОН України, завідувач кафедри екології.

Провідна установа: Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича МОН України, м. Чернівці.

Захист дисертації відбудеться "28" листопада 2005 р. о "16" годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.24 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: м. Київ, пр-т акад. Глушкова, 2, корпус 12, біологічний факультет, ауд. 434.

Поштова адреса: 01033, м. Київ, вул. Володимирська, 64, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, біологічний факультет, спеціалізована вчена рада Д 26.001.24.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: м. Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розіслано "25" жовтня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Т.Р. Андрійчук.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Сьогодні, коли збереження і відтворення біорізноманіття є основою раціонального природокористування, питання про комплексне дослідження стану природних популяцій та екосистем є вагомим внеском у впровадження Конвенції зі збереження біорізноманіття. Разом з тим створення штучних фітоценозів, а саме колекцій в ботанічних садах, дає можливість ґрунтовного вивчення процесів відтворення в умовах нових екологічних чинників. Так, оранжерея, як одна з антропічних екосистем, створена для досягнення конкретної мети - контролю і керування процесами життєдіяльності рослинних організмів, моделювання запланованих екологічних ситуацій. В Україні дослідження проблеми комплексної аутекології тропічних інтродуцентів, особливо у порівняльному аспекті, практично відсутні. Встановлення екологічної валентності таких угрупувань дає змогу скласти уявлення про їх стенобіотичні характеристики, оскільки біоценотичний оптимум є вирішальним фактором при формуванні і подальшому підтриманні штучних угрупувань. Такий оптимум можна вважати складним, утворення його означає поєднання внутрішніх і зовнішніх екологічних чинників, характеристики яких напряму відповідають показникам термальної і радіаційної напруженості даної місцевості.

Саме тому важливим є чітке встановлення екологічних характеристик ареалу поширення кожного конкретного інтродукованого виду, що дає можливість подальшого, поглибленого і систематичного дослідження видів, культивованих в умовах оранжерейного фітоценозу.

У тропіках і субтропіках зосереджена переважна більшість видів рослинного світу, майже ѕ всіх представників світової флори. Колекції цих рослин можуть і повинні слугувати матеріальною базою для різноманітних порівняльних досліджень у галузі екології, систематики, морфології, біохімії та фізіології. Більшість тропічних і субтропічних рослин ще не піддавалися вивченню, хоча багато з них мають корисні властивості й у майбутньому можуть стати одним із основних джерел задоволення дедалі зростаючих потреб людини в рослинній сировині та продуктах харчування. Завдання ботанічних колекцій - це подальші пошуки і мобілізація нових корисних і перспективних рослин з метою збагачення рослинних ресурсів країни.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася як складова частина науково-дослідної тематики сектору тропічних і субтропічних рослин Ботанічного саду імені академіка О.В. Фоміна Київського національного університету імені Тараса Шевченка у відповідності з науковими темами: "Інтродукція, акліматизація та охорона рослин. Передача виробництву нових господарсько-цінних видів, форм та сортів (№д/р 01860061339); "Охорона та збагачення рослинного різноманіття шляхом інтродукції" (№д/р 0197U03571); "Збереження інтродукованого та аборигенного різноманіття рослин в умовах культури" (№д/р 010U002470).

Мета і завдання дослідження. Метою досліджень було Еколого-фітоценотичні основи інтродукції представників тропічної флори в умовах захищеного ґрунту Для досягнення мети були поставлені такі завдання:

- встановити оптимальні біоекологічні чинники антропічної екосистеми за характером, спектром і ступенем дії;

- провести порівняльний еколого-фізіологічний аналіз особливостей адаптації досліджуваних видів;

- дослідити алелопатичні відносини різних за біоморфологією видів та роль екологічного фактора при їх культивуванні в ґрунтових експозиціях, створених за ботаніко-географічним принципом;

- обґрунтувати шляхи оптимізації інтродукційного процесу як основи для збільшення видового біорізноманіття;

- дати інтегральну оцінку особливостей адаптації інтродукованих видів з метою виділення перспективних груп для промислового вирощування і фітодизайну.

Об'єкт дослідження - біоекологічні чинники функціонування оранжерейної екосистеми, колекція якої сформована за ботаніко-географічним принципом.

Предмет дослідження - екосистема та еколого-біологічні особливості інтродукції рослин тропічної флори в умовах антропічних чинників.

Методи дослідження - інтродукційні, екологічні, фізіологічні, біохімічні; статистична обробка результатів дослідження.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше досліджено екологічні основи функціонування інтродукованої колекції тропічних рослин, як фітоценозу в умовах захищеного ґрунту. Встановлено та науково обґрунтовано основні абіотичні параметри (температура, освітленість, відносна вологість повітря) екосистеми оранжереї, які є оптимальними для успішного культивування інтродукованих тропічних рослин в умовах захищеного ґрунту. Виявлено, що проходження фенофаз росту й розвитку інтродукованих видів має високу міжвидову синхронізацію і відповідає проходженню фенофаз в місцях природного зростання досліджуваних видів. Вперше висвітлено питання алелопатичного впливу інтродукованих тропічних рослин різних видів, культивованих в умовах фітоценозів ґрунтових експозицій. Експериментально доведено перспективність розробленої схеми інтродукційного процесу представників тропічної флори.

Практичне значення одержаних результатів. На основі отриманих результатів теоретичних та практичних досліджень обґрунтовано можливість успішної інтродукції тропічних рослин. Створена нами колекція тропічних рослин в складі 380 видів,що належать до 72 родин, може бути використана як генофонд і маточний матеріал для поширення інтродукованих видів, а в навчальному процесі і в просвітницькій роботі як показник цінності компонентів рослинного світу. Особистий внесок аспіранта. Дисертаційна робота виконана автором і є цілісним, самостійним дослідженням. Інформаційний пошук, опрацювання літературних джерел, розробка схеми експерименту, експериментальні дослідження, аналіз результатів та їх узагальнення, підготовка публікацій за результатами досліджень, представлення їх на наукових конференціях виконані автором самостійно. Спільно з науковим керівником проведена інтерпретація одержаних результатів дослідження. В формуванні колекції інтродукованих тропічних рослин брали участь співробітники Ботанічного саду імені академіка О.В. Фоміна під керівництвом директора, кандидата с-г. наук В.В. Капустяна.

Апробація результатів дисертації. Основні наукові матеріали дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися нами на засіданнях Вченої Ради Ботанічного саду імені академіка О.В. Фоміна та засіданнях сектору тропічних і субтропічних рослин; на Республіканській науковій конференції "Роль ботанических садов в охране и обогащении растительного мира", присвяченій 150-річчю Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна (Київ, 1989); Четвертій міжнародній конференції з медичної ботаніки (Київ, 1997); ХІ з'їзді Українського ботанічного товариства (Харків, 2001); Международном симпозиуме "Сохранение и устойчивое использование растительных ресурсов" Бишкек, 2003); Третьей Международной научной конференции "Биологическое разнообразие. Интродукция растений" (Санкт-Петербург, 2003); XV Международной научной конференции "Состояние и перспективы изучения онтогенеза растений природных и культурных флор Евразии" (Харьков, 2003); II Міжнародній конференції "Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти" (Львів, 2004).

Публікації. Результати досліджень висвітлені в 15 публікаціях, серед яких 8 статей у фахових журналах, перелік яких затверджений ВАК України, тезах 7 доповідей на конференціях, а також у авторському свідоцтві.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, 5 розділів, аналізу та узагальнення результатів дослідження, висновків і списку використаних джерел, що включає 269 посилань, з яких 105 - іноземними мовами. Робота викладена на 124 сторінках, містить 19 таблиць, 72 рисунки, 3 додатки.

Основний зміст роботи

Огляд літератури

Збереження біорізноманіття - один з напрямків концепції сталого розвитку.

Біорізноманіття, згідно з Convention of Biological of Diversity of the IUCN (Rio de Ganeiro, 1992), визначається, як "варіабельність живих організмів із усіх джерел, у тому числі надземних, морських та інших водних систем і екологічних комплексів, частиною яких вони є. Це поняття включає в себе різноманіття у межах виду, міжвидове та міжекосистемне". Сьогодні людина найбільшою мірою виснажила функційні основи біосфери, так як саме рослинність забезпечує існування та функціонування біосфери, численних біогеохімічних проявів життя, що здійснюється в екосистемах [Шеляг-Сосонко, Дубина, 2003].

Ботанічні сади як центри інтродукції рослин. В Україні осередками збереження та відновлення вразливих компонентів біорізноманіття ex-situ є ботанічні сади. Тут проводяться дослідження з розробки методик оцінки успішності інтродукції рослин; з'ясування особливостей онтогенезу деяких рідкісних і зникаючих видів; моделювання інтродукційних популяцій рідкісних рослин у штучних фітоценозах; критерії добору зразків до колекційного фонду [Черевченко, Мороз, 1999].

Інтродукція рослин захищеного ґрунту. Інтродукція рослин тропічної і субтропічної флори була і є однією з провідних проблем освоєння рослинних ресурсів світової флори. У тропіках і субтропіках зосереджена переважна більшість видів рослинного світу [Вальтер, 1968]. Важливим моментом є попередній аналіз флор окремих регіонів з метою виявлення еколого-морфологічних особливостей видів, що складають ці флори. Освоєння флористичного матеріалу є наступним етапом інтродукційного експерименту.

Одним з основних напрямків розвитку досліджень в інтродукції рослин є розробка методів прогнозування реакції інтродуцента на нові для нього умови. Питанням теорії і методів інтродукції рослин присвячено багато робіт [Аврорин, 1953; Культиасов, 1958; Базилевская, Мауринь, 1982]. Однак всі ці методи, розроблені на основі узагальненого досвіду інтродукції рослин у відкритому ґрунті. Інтродукція тропічних і субтропічних рослин в помірну зону, тобто в захищений грунт вимагає нових методичних розробок. З цієї проблеми література збагатилась цінними для розвитку інтродукційного прогнозування дослідженнями [Головкін, Демидов, Смирнова, 1986, Лапін, 1972; Горницька, 1995]. При аналізі літератури неважко встановити спільність підходів різних авторів у вирішенні даної проблеми - в усіх випадках дослідники вдосконалюють методи попереднього аналізу рослин, надають особливого значення початковому етапу інтродукційної роботи, в процесі якої створюється уявлення про природу інтродуцента, його екологічних і біологічних особливостей.

Екологічна амплітуда головних чинників антропічної екосистеми. Уявлення про екологічну амплітуду пристосованості рослин є необхідним елементом характеристики інтродуцента і набуває прогностичного значення при співставленні параметрів її режимів з параметрами умов того чи іншого регіону. Таким чином, при інтродукції рослин метод еколого-географічних співставлень лежить в основі прогнозування. Це положення відноситься до інтродукції і відкритого і захищеного ґрунту. Хоча при інтродукції тропічних і субтропічних рослин елементами таких співставлень будуть показники екологічної амплітуди інтродуцента, з одного боку, і екологічних режимів оранжерей, з іншого. Одним з важливих критеріїв розвитку рослин, що характеризують якісні зміни в онтогенезі, є вступ рослин в флоральну стадію, як ознака сформованості надземної вегетативної системи.

Культивування рослин в умовах штучних фітоценозів захищеного ґрунту має ряд особливостей і складних фітоценотичних зв'язків, пов'язаних з утриманням значної кількості видів на обмеженій площі, а також вирощування рослин впродовж десятків років (в промислових господарствах, що спеціалізуються на вирощуванні тепличних культур, зміна монокультури проводиться кожні два роки). В той час, як такі режими як термічний і вологості, відносно легко піддаються моделюванню, світлові характеристики, змодельованого середовища, значно відхиляються від бажаного оптимуму і майже повністю залежать від кліматичної ситуації даної місцевості. Невідповідність і несвоєчасність дії необхідних факторів, що регулюють розвиток рослин (режими вологості і температури, довжина фотоперіоду), призводять до порушення процесів розвитку. Послідовне проходження всіх фаз онтогенезу найбільш суттєвий момент при інтродукції тропічних і субтропічних рослин. Це прямий показник того, наскільки режими вирощування даного виду відповідають його еколого-біологічним вимогам.

Матеріали та методи дослідження

Експериментальна частина роботи проводилась упродовж 1984-2004 років у Ботанічному саду імені академіка О.В. Фоміна Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Оранжерею тропічних рослин було введено в експлуатацію у 1985 році, її площа - 660 м, висота - 18 м, загальний об'єм 12218 м куб. Експозицію оранжереї створено на базі існуючої на той час колекції тропічних рослин із подальшим збагаченням її видового складу. На кінець 2004 року колекція налічувала 380 таксонів.

Достовірність назв видів, представлених у колекції, вивірялась за літературними джерелами. Поповнення колекції здійснюється шляхом насіннєвого та вегетативного розмноження. Склад її перебуває в постійній динаміці і залежить не тільки від надходження нових зразків, а й від тривалості життя культивованих екземплярів. Рослини висаджували в ґрунтові експозиції з урахуванням їх екологічних вимог, зокрема до світла і складу ґрунтової суміші. Субстрат для ґрунтових експозицій складається із дернової і листяної суміші, верхового та низового торфу, річкового піску та органічних і мінеральних добрив.

В оранжереї тропічних рослин створені умови для підтримки середньодобової температури +22-24⁰С, середньомісячної +23-29⁰С, мінімальної +18⁰С, максимальної +38⁰С; середньомісячної відносної вологості повітря в зимовий період 62-78%, в літній період 73-89%. Середньодобова освітленість в зимовий період становить 5000-10000 люкс, в літній період - 20000-40000 люкс.

Ґрунтові експозиції сформовані за ботаніко-географічним принципом. При роботі з колекційними фондами користувалися такими методами:

- метод родових комплексів і геоботанічних едифікаторів академіка Ф.Н. Русанова (1954), що заснований на вивченні в культурі якомога більшої кількості видів конкретного роду, насамперед найпоширеніших видів в осередку інтродукції, то очевидно, що такий вид буде краще піддаватись окультуренню;

- флорогенетичний метод (А.М. Корміліцин, 1964), за вихідну точку якого прийнята флора району інтродукції.

Характеристика кліматичних умов місць природного зростання складена на основі літературних джерел. Спостереження за квітуванням, ростом, розвитком рослин проводили за "Методикою фенологічних спостережень в ботанічних садах" (1979). В період вегетативної фази - один раз на тиждень, генеративної - щоденно. Форми росту, досліджуваних видів, визначали за біоморфологічною класифікацією Е.С. Смирнової (1964). Фази онтогенезу встановлювали за Т.А. Работновим (1950) та А.А. Урановим (1975). При описі морфологічних особливостей вегетативних та генеративних органів інтродуцентів використовували термінологію, наведену в "Атласе по описательной морфологии растений - Лист, Стебель, Корень, Цветок, Плод, Семя" (А.А. Федоров, З.Г. Артюшенко, 1956-1990 рр.). Інтегральну оцінку успішності інтродукції проводили за методикою Р.А. Карпісонової (1978), яка включає оцінку з чотирьох позицій: генеративний розвиток рослин, вегетативне розмноження, збереження габітусу в культурі, виживання рослин у несприятливий період року. При оцінці кожної ознаки прийнята 3-х бальна система. Отриманий експериментальний матеріал обробляли статистично за методикою П.Ф. Рокицького (1989).

Результати досліджень

Природно-антропогенні фактори екосистеми тропічних рослин в ботанічному саду імені академіка О.В. Фоміна. Створювати колекцію представників тропічної та субтропічної флори в Ботанічному саду імені академіка О.В. Фоміна розпочали відразу після його заснування в 1839 році. Колекцію започаткували 30 видів оранжерейних рослин, одержаних з гомельського маєтку графа Румянцева, та 90 - з ботанічного саду Віленської медико-хірургічної академії. Проте основу колекції становили 619 видів, перевезених у 1847 році із ботанічного саду Кременецького ліцею. Одержані рослини згодом були розміщені у семи відділеннях оранжереї, збудованої у 1849 році за проектом архітектора Лауфера. З часом оранжерею надбудовували, а в 1978 році на місці старих невисоких оранжерей (18 м) був збудований кліматрон заввишки 30 м і площею близько 1000 м, тут створені умови субтропічної зони. У 1984 році була збудована купольна оранжерея, де створені умови тропічної зони.

Колекція тропічних і субтропічних рослин формувалася упродовж усієї історії існування Ботанічного саду. На сьогодні в колекції представлені рослини 3268 видів, 772 внутрішньовидових таксонів, що належать до 849 родів, 197 родин, 6 відділів. Найчисленніші представники відділу Magnoliphita, які становлять 93,8% від загальної кількості видів в колекції.

Основною одиницею, створюваних в наших оранжереях рослинних експозицій, нами взято флористичну область за системою А.Л. Тахтаджяна (1978). Експонувати в оранжереях нижчі, хоріономічні категорії, як, наприклад, провінція, через обмеженість площі, практично неможливо. У разі створення експозицій з урахуванням вищих, ніж флористична область, категорій втрачається головна перевага ботаніко-географічного принципу - представляти конкретну флору та рослинність географічних регіонів. Крім того, така експозиція носила б узагальнюючий характер.

У запропонованій нами схемі інтродукційного процесу, основу становить ґрунтова рослинна експозиція, якій підпорядковані всі етапи інтродукційного процесу, починаючи з прогнозу, мобілізації видів, вивчення та забезпечення оптимальних режимів вирощування, освоєння інтродукційних ресурсів, закінчуючи впровадженням перспективних видів у практику ( Рис 1).

Під час формування ботаніко-географічних експозицій у Ботанічному саду відбір рослин проводили таким чином, щоб у них розміщувались найхарактерніші представники флори та рослинності відповідних флористичних областей, а також види цінні в морфологічному, систематичному та екологічному відношенні та рослини, що широко культивуються в тропіках і субтропіках. Рослини в експозиціях висаджували безпосередньо у грунт, який був підготовлений з урахуванням екологічних вимог. Виходячи з флористичного районування, запропонованого А.Л. Тахтаджяном, у купольній оранжереї, де створені умови тропічної зони, сформовані експозиції, які представляють флору Амазонської, Бразильської та Карибської флористичних областей Неотропічного царства; Гвінео-Конголезької, Судано-Замбезійської, Мадагаскарської, Індійської, Індокитайської, Малазійської і Полінезійської областей Палеотропічного царства та ПІвнічно-Східноавстралійської області Австралійського царства. Тобто в оранжереях Ботанічного саду представлена флора і частково рослинність майже всіх флористичних областей тропіків.

Оптимізація режиму екологічних факторів в умовах оранжереї. За існуючих технічних можливостей досягнути повного моделювання природних умов для інтродуцентів неможливо. З певним наближенням до умов природного зростання створені як ґрунтові умови, так і показники температури і відносної вологості повітря.

За нашими спостереженнями у весняний період, коли починається інтенсивний ріст пагонів, після періоду спокою, необхідно застосовувати підвищені (додатково 20000 люкс) дози освітлення. В умовах тропічної зони різниця між нічними і денними температурами незначна (3,2°-4,9°С). При вирощуванні рослин у тропіках або в умовах захищеного грунту, при високій інтенсивності освітлення ріст і розвиток краще відбувається при достатньо високій (20°-25°С), постійній добовій температурі. Ізотерми температури повітря побудовані нами на основі вимірів температури в різних місцях оранжереї на різних рівнях.

На основі цих даних можна зробити висновки: о 13-й годині тепле повітря концентрується біля скляної поверхні, а більш холодне - біля поверхні ґрунту. Що ж до температури повітря в середній частині оранжереї, то вона наближається до середніх значень двох попередніх показників. Температура біля покриття буває високою в сонячний день тому що відбувається інтенсивне поглинання сонячної радіації протягом усього світлового дня. З підняттям сонця на горизонті площа оранжереї, що піддається інсоляції, поступово збільшується. Отже, температура підвищується залежно від кута падіння сонячних променів і періоду доби.

Фенологічні спостереження. При вивченні ритмів розвитку інтродукованих рослин, в умовах створеного фітоценозу, основна увага була приділена нами вивченню окремих біологічних особливостей у річному циклі розвитку тропічних рослин: початок і кінець росту, кількість генерацій листків упродовж року, листопад, цвітіння, плодоношення.

Більшість видів колекційних рослин добре розвинуті і вступили до репродуктивного періоду розвитку. Спостереження за цвітінням і плодоношенням рослин показали, що повний цикл розвитку в умовах оранжерей (цвітуть і плодоносять) проходять 32,83% видів рослин; види, індивідуальний розвиток яких зупинився на флоральній стадії, становлять 33,91%; а 32,46% усіх видів колекційних рослин залишаються у вегетативному періоді розвитку.

Для певного відсотка тропічних рослин характерний безперервний ріст. Такі види досягають значних розмірів, перш ніж вступити в флоральну стадію. Кожний період вегетативного розвитку починається з розкривання бруньок, розгортання листків і закінчується дозріванням нового приросту, закладанням нових бруньок і листопадом (у вічнозелених видів - скиданням старого листя).

Порівняльні дослідження ритмів розвитку рослин дають змогу провести аналіз адаптаційних можливостей і визначити характер змін під впливом нових екологічних умов. Доскональне вивчення цього питання надає нам можливість створювати оптимальні умови культивування рослин тропічної флори. антропічний біоекологічний адаптація інтродукційний

Навіть зовсім незначні зміни довжини дня упродовж року впливають на процеси розвитку, оскільки тропічні рослини відразу реагують на слабке фотоперіодичне подразнення. У багатьох представників тропічної флори нові листки утворюються двічі на рік. У рослин нашої колекції ми теж відмічали ці два піки ростових процесів. Види, у яких відмічений безперервний ріст, скидають листя залежно від віку листків і без сезонної періодичності, а у вічнозелених, з періодичним ростом - листопад настає за ритмом листоутворення. Із факторів середовища синхронізуючу роль відіграють кількість ґрунтової вологи і довжина дня, при цьому зміна довжини фотоперіоду служить сигналом для листопаду. У досліджуваних нами видах, інтенсивний листопад відмічено з листопада по лютий.

Так більшість досліджуваних тропічних рослин за морфологічними ознаками є ортотропними евріфільними деревами. Їхні пагони мають термінальну бруньку, що росте впродовж року. Ріст пагонів є періодичним, рослини мають періоди активного росту і періоди його призупинення. Наприклад, у групи фікусів (Ficus, Moraceae) ріст пагонів починається у березні - квітні. За місяць утворюються 4-5 листків. Потім лінійний приріст пагона призупиняється, другий період росту ми спостерігали в серпні - жовтні, в цей період приріст пагонів проходить інтенсивніше. Листки розгортаються через кожні 5-8 днів. Ця періодичність росту пагонів спостерігається кожного року з постійною послідовністю. Існує незначне відхилення за роками у датах і довжині періодів активного росту і періодів його призупинення. Періодичність відмічена і при утворенні молодих листків, їх кількість залежить від видової приналежності. Морфологічної відмінності у листків першої і другої генерації не відмічено, зміна їх періодична. Довжина життя листків першої генерації становить 10-11 місяців, другої генерації 5-6 місяців. Цвітіння також періодичне, генеративні бруньки утворюють кауліфлорні цимозні суцвіття. Утворені в грудні - січні фіги обпадають у травні - червні. Через 1,5-2 місяці знову настає період цвітіння. Насіння не утворюється через відсутність обпилювача.

Нами встановлена висока міжвидова синхронізація для всіх фенофаз: листопаду, розпускання листків, цвітіння, плодоношення. Спостерігається сезонність фенофаз. Опадання листків, піки цвітіння та плодоношення припадають на посушливий сезон у місцях природного зростання досліджуваних видів.

Для листопадних дерев нашої колекції (Adansonia digitata L., Ceiba pentandra (L.) Gaertn., Chorisia specaosa St.-Hil., Cedrela mexicana M.Roem, Cerbera manghas L., Spathodea campanulata Beauv., Manihot esculenta Grentz. та інш.) відмічається чітка зміна фенологічних фаз: листопад (листопад - березень), розпускання листків (квітень - травень), цвітіння (травень - липень), достигання плодів (червень - жовтень). У інтродуцентів (Carica papaya L., Coffea arabica L., Murraya exotica L., Psychotria maingayi Hook f., Rauwolfia tetraphylla L. та інш.), що утворюють м'ясисті плоди період їх достигання проходить впродовж 6-8 місяців. У вічнозелених широколистяних видів (Ficus benghalensis L., F. caterostoma Warb., F.quersifolia Roxb., F. parcelii Veitch, F. lyrata Warb., Kigelia africana Benth., K. Pnnata DC. та інш.) обпадання і розпускання листків відбувається безперервно протягом року. Цвітіння спостерігається в квітні - липні.

Інтродукція та виявлення видів з корисними властивостями. Аналіз властивостей інтродукованих видів дає можливість розділити їх на групи. Із зазначених груп нами відібрано перспективні види, для яких розроблено ефективні прийоми культивування.

В оранжереї тропічних рослин представлена група лікарських рослин (більше 70 видів ). За вмістом фізіологічно-активних речовин інтродуковані види нами виділено в групи, а саме - рослини, що містять алкалоїди (Rauwolfia serpentina (L.) Benth., R. canescens L., R. heterophylla L.); серцеві глікозиди (Acokanthera opositifolia (Lam.) R. verticillata Baill.,Catharanthus roseus L., Coffea arabica L Codd., Cerbera manghas Juss., Thevetia peruviana (Pers.) Sch., Quassia amara L., Kigelia africana Benth.); вуглеводи (Caryota urens L., Tamarindus indica L., Manihot esculenta Grentz., Acacia arabica L., Avverhoa bilimbi L., Colocasia esculenta (L.) Schott, Xantosoma violaceum Schot, Musa cavendichii Lamb, Psidium cuneifolium R.Dr., Vangueria madagascariensis J.F.Gmeb.);жири та жирні олії (Adansonia digitata L., Elaeis guinnensis Jacg., Ceiba pentandra (L.) Gaertn., Pachira affinis(Mart.) Bakh.); ефірні олії мають (Amommum compactum Solong ex Maton., Cinnamomum zeylanicum Garc. ex Blume., Plumeria acuminata Ait); дубильні речовини (Acacia catechu willd., Laucaena glauca (L.) Benth., Flacourtia cataphracta Roxb); смоли і гуми ( Ficus benghalensis L., Mangifera indica L., Guaiacum sanctum L.) та ін.

Алелопатична активність рослин, культивованих в ґрунтових експозиціях. При введенні нових видів у культуру, а особливо в умовах ґрунтових експозицій захищеного грунту, встановлення алелопатичного потенціалу має практичне й теоретичне значення, оскільки культивування рослин у контрольованих умовах оранжерейного фітоценозу передбачає встановлення мінімальної площі розростання, що обумовлено щільністю насаджень у ґрунтових експозиціях. Для досліджень була відібрана група рослин, які містять різноманітні за хімічною структурою і дією сполуки.

Отриманий експериментальний матеріал дозволяє зробити висновок про те, що в листкових дифузатах тропічних рослин містяться алелопатично активні речовини. Їх кількість залежить від видової приналежності і періоду вегетації, висока активність змивів відмічається в періоди інтенсивного росту і листопаду. Найбільший алелопатичний потенціал мають види,що містять ефірні олії, вуглеводи.

Адаптація інтродукованих видів і інтегральна оцінка успішності інтродукції. Проведене тестування (за 3-х бальною системою, ДП - дуже перспективні, П - перспективні, МП - малоперспективні) інтродукованих видів показало, що 78% відсотків з них є перспективними (П) і дуже перспективними (ДП) для вирощування в умовах екосистеми оранжереї, промислового вирощування, використання для потреб фітодизайну.

Таким чином, процес освоєння інтродукційних ресурсів, створеного оранжерейного фітоценозу полягає у вивченні особливостей росту й розвитку культивованих видів, визначенні їх екологічних вимог, виявленні корисних властивостей і, насамкінець, - у комплексній оцінці перспективності видів для практичного використання. Отримане насіння місцевої репродукції входить до списку делектуса для обміну з іншими ботанічними садами.

Висновки

1. Встановлено, що основними оптимальними екологічними факторами екосистеми тропічних рослин в захищеному ґрунті, є: температурний режим в межах +20-22⁰С, відносна вологість повітря в межах 76-87%, освітленість 20000-40000 люкс. В зимовий період додаткове освітлення є необхідним заходом.

2. Показано, що при встановлених екологічних показниках оранжерейного фітоценозу ритми сезонного розвитку більшості інтродукованих видів відповідають ритмам місця їх природного зростання, а відхилення в проходженні основних фенофаз незначне, в межах 10-12 днів. Ритми сезонного розвитку мають виражені видоспецифічні відмінності, які визначаються типом біоморфи.

3. Для видів колекції тропічних рослин характерний широкий діапазон форм росту та мінливості морфологічних ознак.

4. Встановлено, що за визначених нами оптимальних режимів культивування, 28 видів, представлених в колекції, утворюють плоди, 16 з них мають життєздатне насіння, процент схожості якого коливається в межах 24-83%.

5. Алелопатична активність, культивованих в ґрунтових експозиціях рослин, різниться в залежності від приналежності до певної групи за вмістом фізіолого-активних речовин, а також від фенофази.

6. Створено екосистему з колекції інтродукованих тропічних рослин. Проведено інтегральну оцінку інтродукції, виділено групи дуже перспективних (ДП) та перспективних (П), що становить 78% від вивчених рослин, які рекомендовано для культивування в умовах захищеного грунту та для потреб фітодизайну.

7. Розроблено оригінальну схему інтродукційного процесу та обґрунтовано підбір екологічних та агротехнічних заходів при культивуванні і розмноженні цінних видів.

Список наукових праць, опублікованих за темою дисертації

1. Капустян В.В., Сидоренко О.В., Козлов О.Ф.. Інтродукція тропічних рослин у купольній оранжереї Ботанічного саду ім. акад. О.В.Фоміна // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття. - 1999. Вип. 2. - С. 46-47. (Здобувачем особисто проведено фенологічні спостереження, вдосконалено прийоми агротехніки культивування інтродукованих видів)

2. Лапчик В.Ф., Рудік Г.А., Сидоренко О.В. Дослідження тропічних представників роду Ficus L. на вміст лектинів // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття. - 1999. - Вип. 3. - С. 66-67. (Здобувачем особисто проведено роботу по створення колекції роду Ficus L., представлених в ґрунтових експозиціях).

3. Капустян В.В., Сидоренко О.В., Капустян А.В. Наукові основи використання ботаніко-географічного принципу при інтродукції тропічних та субтропічних рослин в умовах захищеного ґрунту // Вісник. Біологія. - 2000. - Вип. 30. - С. 61-64. (Завдяки комплексному дослідженню здобувач особисто встановив основні закономірності проходження процесів росту і розвитку культивованих видів тропічної флори, провів попередні підсумки успішності інтродукції.)

4. Сидоренко О.В. Колекція родини кутрових (Apocynaceae Juss.) в умовах захищеного ґрунту // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття. - 2001. - Вип. 4. - С. 51-52.

5. Сидоренко О.В. Представники роду Rauwolfia L. в колекції тропічних рослин Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття. - 2002. - Вип. 5. - С. 56-57.

6. Сидоренко О.В. Оцінка успішності інтродукції лікарських тропічних рослин та використання їх для навчального процесу // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття. - 2003. - Вип. 6. - С. 25-27.

7. Сидоренко О.В. Особливості екології оранжерей в історичному і сучасному аспектах // Збірник наукових праць Полтавського державного педагогічного університету імені В.Г.Короленка. Серія "Екологія. Біологічні науки". - Полтава - 2003. - Вип. 4(31). - С. 64-68.

8.Сидоренко О.В. До питання про екосистему оранжереї: її основні характеристики, принципи модифікації мікроклімату // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Інтродукція та збереження рослинного різноманіття. - 2004. - Вип. 7. - С. 43-45.

9. Способ культивирования банана карликового в ругулируемых условиях: А.С. SU 1644827, А 01 G 31/00/ В.В. Капустян, Е.В. Сидоренко и другие - №4695054; Заявл. 27.03.1989; Опубл. 3.01.1991.

10. Северин Е.В.(Сидоренко Е.В.) Особенности семенного размножения Coffea arabica L. в условиях защищённого грунта // Республіканська наукова конференція "Роль ботанических садов в охране и обогащении растительного мира", присвяченій 150-річчю Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна. - Київ, 1989. - С. 23-24.

11. Сидоренко О.В. Дынное дерево (папайя) в оранжереях ботанического сада им. акад. А.В. Фомина // Четверта Міжнародна конференція з медичної ботаніки. - Київ, 1997. - С. 243-244.

12. Сидоренко О.В. Фізіолого-екологічні аспекти культивування деяких видів родини кутрових в умовах захищеного ґрунту // Матеріали XI з'їзду Українського ботанічного товариства. - Харків, 2001. - С. 350 - 351.

13. Сидоренко Е.В. Некоторые физиолого-экологические особенности интродукционного процесса представителей тропической флоры в условиях защищённого гранта Ботанического сада им. акад. А.В. Фомина // Материалы Международного симпозиума "Сохранение и устойчивое использование растительных ресурсов". - Бишкек, 2003. - С. 254-256.

14. Школьная Л.С., Сидоренко Е.В. Билогическая защита тропических растений от тли (Aphididae; Homortera) в оранжереях Ботанического сада им. акад. А.В.Фомина // Материалы Третьей Международной научной конференции "Биологическое разнообразие. Интродукция растений". - Санкт-Петербург, 2003. - С. 439-440.

15. Сидоренко О.В. Онтогенез та біоекологічні особливості Rauwolfia L. в умовах захищеного грунту // Материалы XV Международной научной конференции "Состояние и перспективы изучения онтогенеза растений природных и культурных флор Евразии". - Харьков, 2003 - С. 132-134.

16. Сидоренко О.В. Особливості онтоморфогенезу видів роду Chamaedorea Wild. в умовах захищеного грунту // Тези II Міжнародної конференції "Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти". - Львів, 2004. - С. 78.

Анотація

Сидоренко О.В. Еколого-фітоценотичні основи інтродукції представників тропічної флори в умовах захищеного ґрунту. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2005.

Дисертацію присвячено дослідженню моделювання основних екологічних чинників оранжерейної екосистеми при культивуванні інтродукованих тропічних рослин. У роботі наведено результати порівняльного аналізу флор окремих тропічних регіонів з метою виявлення еколого-морфологічних особливостей видів, відібраних для ґрунтових експозицій, в основу створення яких покладено ботаніко-географічний принцип. Наводиться розроблена авторами оригінальна схема інтродукційного процесу з використанням ботаніко-географічного принципу. Проаналізовано дані основних фенологічних спостережень. Показано, що в умовах місцевого клімату, ритми сезонного розвитку більшості інтродукованих видів відповідають ритмам місця їх природного зростання. Проведено дослідження алелопатичної активності культивованих в ґрунтових експозиціях рослин і встановлена залежність їх накопичення від фенофази. Досвід культивування впродовж двадцяти років інтродукованих видів показав, що підібрані основні показники оранжерейної екосистеми сприяють успішному росту і розвитку досліджуваних видів.

Ключові слова: екосистема, фітоценоз, захищений грунт, інтродукція, інтродуценти, антропічні чинники, флористична область.

Аннотация

Сидоренко Е.В. Эколого-фитоценотические основы интродукции представителей тропической флоры в условиях закрытого грунта.- Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.16 - экология. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко. Киев, 2005.

Диссертационная работа посвящена исследованию моделирования основных экологических показателей оранжерейной экосистемы при культивировании тропических интродуцентов. В основу создания грунтовых экспозиций положен ботанико-географический принцип. Определяющее значение имеет сопряженность экологических факторов, их взаимосвязь. Несоответствие или отсутствие в нужный момент факторов, регулирующих развитие интродуцента (длина дня, режимы температуры и влажности, интенсивности освещения), необходимой последовательности и продолжительности их действия могут привести к нарушению развития. Показано, что основными, оптимальными экологическими факторами экосистемы тропических растений является температурный режим +20-22⁰С, относительная влажность воздуха 76-87%, освещенность 20000-40000 люкс

В работе приведены сравнительные данные анализа основных экологических показателей, характеристика флор различных флористических зон. Приведена разработанная и применённая в условиях оранжерей оригинальная схема интродукционного процесса с использованием ботанико-географического принципа.

Проанализированы данные основных фенологических наблюдений, описан онтогенез ряда культивируемых ценных видов. Своевременное начало и продолжительность фаз онтогенеза - прямые показатели того, насколько экологические характеристики созданного фитоценоза соответствуют эколого-биологическим требованиям интродуцентов. В условиях фитоценоза полный цикл развития проходят 32,83% видов; растения, индивидуальный цикл развития которых остановился на флоральной стадии, составляют 33,91%; а 32,46% всех видов остаются в вегетативной фазе развития. Показано, что ритмы развития большинства интродуцентов совпадают с ритмами развития их в местах природного произрастания.

Проведены исследования аллелопатической активности интродуцентов, культивированых в условиях экосистемы закрытого грунта. Данные показали, что изменение аллелопатической активности зависит от фенофазы., а также от наличия в растении определённого набора физиологически-активных веществ. Опыт культивирования на протяжении двадцяти лет 380 видов интродуцентов в условиях грунтовых экспозиций доказывает целесообразность созданной схемы интродукционного процесса и подобранных основных абиотических составляющих оранжерейной экосистемы.

Ключевые слова: экосистема, фитоценоз, интродукция, интродуцент, антропогенные факторы, флористическая область.

Summary

Sydorenko O.V. Ecotypical basis of the tropical flora introduction in greenhouse conditions. - Manuscript.

Thesis for Ph.D. in speciality 03.00.16 - ecology. - National Taras Shevchenko University of Kyiv, Kyiv, 2005.

The dissertational is devoted to modeling of the basic ecological greenhouse ecosystem parameters researeh for tropical plants cultivation. To explicate ecological and morphological features of selected for soil expositions species the results of comparative analysis are shown in the work. A botany-geographical principle is the base for grouping species in expositions. The original introduction process circuit with usage of this principle developed by authors.

Is resulted and applied in conditions of greenhouses. The data of the basic phenological supervision was analyzed. It is shown, that the majority tropical plants rhythms of development and them periodization coincide with rhythms of their development in places of natural growth. Allelopathie activity of tropical plants in conditions of earth expositions researches were made.

The twenty years experience of tropical plants cultivation process that the main selected parameters of greenhouse ecosystem promote the successful growth and development of examined species.

Key words: ecosystem, phytocenosis, introduction, tropical plants, man-made ecosystem, floristic area.

Размещено на Allbest.ru