Состояние ценопопуляций некоторых видов семейства Fabaceae в условиях долины Средней Лены

Важным этапом в исследованиях ценопопуляций семейства бобовых в естественных условиях произрастания является изучение их биологических и экологических особенностей. Без знаний жизненного состояния ценопопуляций семейства бобовых невозможно решение таких важных задач как прогнозирование состояния и рациональное использование.

Люцерна серповидная (Medicago falcata L) многолетнее растение с мощной развитой корневой системой. Встречаются стержнекорневые, корневищные и корнеотпрысковые формы в зависимости от условий обитания вида. Стебли многочисленные, восходящие, прямые или простертые, (20) 40−80 (150) см высоты, слабо волосистые или голые. Листочки различной формы и размеров; обратно яйцевидные, продолговато ланцетные, линейно ланцетные, овальные или округло яйцевидные, (2) 5−22 (30) мм длины и (1) 2−6 (10) мм ширины. Цветочные кисти овальные, головчатые, густо цветковые, на коротких ножках. Венчики желтые с оранжевым оттенком. Бобы сравнительно мелкие, серповидные, реже лунные до прямых, но не густо опушенные, (6) 8−12 (15) мм длины и (2) 2,5−3,5 мм ширины. Цветение июль — август, массовое созревание бобов — сентябрь-октябрь. Опыляется перекрестно. Люцерна серповидная распространена по всему Северному полушарию, исключение оставляют арктические районы [2].

Эспарцет песчаный (Onobrychis arenaria (Kit) DC 1825) многолетнее травянистое растение, корень стержневой. Стебли (30) 50−100 см высотой, крепкие прямостоячие ветвистые, опушенные или почти голые. Листочки в числе 5−10 пар 1−30 мм длиной, 2−8 мм шириной эллиптиче6ские, продолговато-эллиптические или (главным образом у верхних листьев) ланцетные, продолговато-ланцетные. Цветки 8−12 мм длиной розовые, красновато-розовые в густых длинных кистях на пазушных цветоносах. Чашечка 5−7 мм длиной, зубцы ее линейношиловидные в 1,5−2 раза длиннее трубочки. Бобы около 5−7 мм длиной, полукруглые, буроватые. Поверхность боба может быть мелкоопушенной, мелкоячеистая. Нижние бобы опадают до созревания верхних. Семя продолговатое, коричневое [2].

Остролодочник беловатый (Oxytropis candicans Pall) DC) бесстебельные растения с каудексом, большей частью мало разветвленным. Прилистники яйцевидно-ланцетные, тонкозаостренные, длинноволосистые, по краю реснитчатые, сросшиеся с черешком только в самой нижней части. Листья 12−15 (18) см длиной, по оси и черешку покрыты короткими прижатыми волосками с участием рассеянных более длинных отстоящих белых волосков. Листочки в числе (10) 12−15 пар располагаются супротивно, изредка встречаются в мутовках по 3, продолговато-яйцевидные, заостренные, (10) 12−20 (25) мм длиной 3−8 мм шириной с обеих сторон прижато-волосистые. Цветоносы длиннее листьев, густо опушены белыми прижатыми короткими извилистыми волосками. Цветки в удлиненных, рыхлых, многоцветковых кистях. Прицветники короче чашечки, реже равны или превышают ее, ланцетные, беловолосистые с участием черных волосков. Чашечка трубчатая, 10−12 мм длиной, бело — и черно-прижато-волосистая, зубцы ее в 3 раза короче трубки. Венчик белый, лодочка на верхушке фиолетовая, с треугольным остроконечием, 0,6−1,0 мм длиной. Флаг 17−18 мм длиной, обратнояйцевидный, на верхушке с едва заметной выемкой. Бобы продолговато-ланцетные, 20−25 мм длиной, с носиком, бело — и черно — прижато-волосистые, с широкой перегородкой по брюшному шву и узкой по спинному. Произрастает на песчаных и каменистых берегах рек, по окраинам сосновых или лиственничных лесов [2].

Цель работы: изучение состояния некоторых видов семейства Fabeceae в условиях долины Средней Лены.

Материалы и методики исследований Объекты исследований: Medicago falcata, Oxytropis candicans, Onobrychis arenaria.

Работы проводились в пригороде Якутска в 13 км к северо-востоку от города. В изучении состояния ценопопуляций бобовых растений использовались популяционно-онтогенетические методики [1−5].

Для изучения демографической структуры и плотности ЦП в каждой из них на трансекте закладывалось 25 пробных площадок размером 1 м². Порядок заложения (линейный или шахматный) и шаг трансекты (5 или 10 м) зависели от площади, занимаемой конкретной ценопопуляцией [1]. Определялись ведущие популяционные характеристики, такие как общая плотность особей, онтогенетический состав. При определении онтогенетической структуры ЦП согласно стандартным критериям [7] учитывались следующие онтогенетические состояния: ювенильные (j), имматурные (im), виргинильные (v), молодые генеративные (g1), средние генеративные (g2), старые генеративные (g3), субсенильные (ss). Для характеристики онтогенетической структуры ЦП применяли общепринятые демографические показатели: индекс восстановления [1], индекс замещения [1]. Для оценки состояния ЦП применен критерий «дельта-омега» Л. А. Животовского [4], основанный на совместном использовании индексов возрастности (Д) [7] и эффективности (щ) [7]. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью программы «Statistica» версии 7.0.

Результаты исследований Для изучения бобовых растений в целях сохранения их природных популяций, а также введения их в культуру необходимо знать все аспекты биологии вида. В данной работе описаны онтогенетические состояния популяций, определен возрастной состав Medicago falcata, Oxytropis candicans, Onobrychis arenaria, произрастающих в условиях долины Средней Лены.

Таблица 1. Характеристика популяций Medicago falcata L.

Возрастной состав представляет собой один из существенных признаков популяций, от него зависит способность популяционной системы к самоподдержанию и ее устойчивость.

Результаты исследований состояния и возрастной структуры Medicago falcata приведены в табл. 1 и рисунке 1. Плотность изменяется от 26,3 (ЦП 2), до 38 (ЦП1) штук на 1 м². Индексы замещения и восстановления ценопопуляций 2,5−3,6. В ЦП люцерны преобладают проростки, ювенильные и имматурные особи (табл. 1). Оценка возрастности «дельта» и эффективности «омега» показала, что ценопопуляции Medicago falcata L. относятся к молодым («дельта» равно 0,08−0,13; «омега» равно 0,194−0,240). В составе ЦП высока доля молодых особей.

Все исследованные ценопопуляции произрастают в относительно благоприятных условиях (внутри огороженного участка).

Наилучшим развитием организменных (3,1) и популяционных (2,7) признаков характеризуется ЦП 2. Средний балл организменных признаков у всех ценопопуляций 3,1, самый низкий показатель популяционных признаков у ЦП 1 (табл. 2).

Таблица 2. Балловые оценки организменных и популяционных признаков Medicago falcata L.

По комплексу организменных и популяционных признаков (общий средний балл) в лучшем состоянии находится ЦП 2 (2,9), который характеризуется большой площадью круговой диаграммы (рис. 1) В стабильном состоянии находятся ЦП 1, ЦП 3, о чем свидетельствуют отсутствие разрывов в диаграммах.

Рис. 1. Круговые диаграммы организменных и популяционных показателей Medicago falcata L.

График распределения особей показывает, что в ценопопуляциях Medicago falcata L преобладают молодые особи (рис. 2).

Рис. 2. Распределение особей по онтогенетическим состояниям в ценопуляциях Medicago falcata L.

Анализ состояния и возрастной структуры Medicago falcata L. в фитоценозах долины Средней Лены позволяет предположить для данных популяций классификацию нормальных молодых, неполночленных популяций, основанную на совместном использовании индексов возрастности «дельта» и «омега».

Результаты исследований состояния и возрастной структуры Onobrychis arenaria отражены в таблицах 3, 4 и рисунках 3, 4. Общая плотность растений Onobrychis arenaria варьирует от 16,34 (ЦП1) до 23, 66 (ЦП3). Значения индексов восстановления и замещения невысокие (0,71−2,11), которые указывают на затруднения процессов самоподдержания. Данные ЦП произрастаю в условиях сильного антропогенного воздействия (выпас, сенокошение). ЦП1 и ЦП3 — левосторонние с преобладанием проростков, ювенильных и имматурных особей (63,3 и 57,8% соответственно) (табл.3). Генеративная фракция максимальна в ЦП2 (47,5%), а также здесь есть постгенеративные особи (11,9). Оценка возрастности «дельта» и эффективности «омега» показала, что ценопопуляции Onobrychis arenaria относятся к молодым, процветающим («дельта» равно 0,107 — 0,302; «омега» равно 0,32 — 0,5).

Таблица 3. Характеристика популяций Onobrychis arenaria (Kit) DC 1825.

Наилучшим развитием организменных (3,0) и популяционных (2,8) признаков характеризуется ЦП 1. Самый низкий балл организменных (1,8) и популяционных признаков (2,3) у ЦП 3 (табл. 4).

Таблица 4. Балловые оценки организменных и популяционных признаков Onobrychis arenaria (Kit) DC 1825

В целом по комплексу организменных и популяционных признаков (общий средний балл 2,9) в лучшем состоянии находится ЦП 1, который характеризуется большей площадью круговой диаграммы. В стабильном состоянии находятся ЦП 2 и ЦП 3, о чем свидетельствует отсутствие разрывов в диаграммах (рис. 3).

Рис. 3. Круговые диаграммы организменных и популяционных показателей Onobrychis arenaria (Kit) DC 1825

Рис. 4. Распределение особей по онтогенетическим состояниям в ценопопуляциях Onobrychis arenaria (Kit) DC 1825

Как видно из графика распределения особей по онтогенетическим состояниям в ценопопуляциях ЦП1 и ЦП2 Onobrychis arenaria преобладают ювенильные, имматурные особи, а в ЦП3 молодая фракция (рис. 3).

Проведенными исследованиями установлено, что для Oxytropis candicans Pall) DC наибольшая плотность наблюдалась в ЦП 2, она составила 42 растения на 0,5 м² Индекс восстановления изменялся от 0,8 до 2,01, индекс замещения от 0,94 до 2,12. Индекс возрастности «дельта» 0, 211−0,316, индекс эффективности «омега» 0,412−0,553.Значения возрастности и эффективности показали, что изученные популяции являются молодыми прогрессивно развивающимися, полночленными, с небольшим числом виргинильных особей. Полученные данные по возрастной структуре Oxytropis candicans свидетельствуют о достаточно хорошем и стабильном состоянии (табл. 5).

Таблица 5. Характеристика популяции Oxytropis candicans (Pall) DC.

Рис. 5. Круговые диаграммы организменных и популяционных показателей Oxytropis candicans (Pall)DC

В целом по комплексу организменных и популяционных признаков (общий балл 2,5) в лучшем состоянии находятся ЦП2 и ЦП3.

Которые характеризуется большей площадью круговой диаграммы. В стабильном состоянии находятся ЦП1 о чем свидетельствует отсутствие разрывов в диаграммах (рис. 5).

Таблица 6. Балловые оценки организменных и популяционных признаков Oxytropis candicans (Pall)DC

Наилучшим развитием организменных (3,0) ЦП1 но у него самый низкий балл популяционных признаков (1,2). У ЦП 2 и ЦП3 баллы организменных и популяционных признаков одинаковые (2,5) (табл. 6).

Анализ возрастной структуры Oxytropis candicans в фитоценозах долины средней Лены позволяет предположить для данных популяций классификацию нормальных молодых популяций основанную на совместном использовании индексов возрастности «дельта» и «омега» (рис. 6). Классификация по абсолютному максимуму ориентируется на ту часть возрастного распределения, которую представляют (ЦП1 и ЦП2) виргинильные особи, ЦП 3 ювенильные особи.

Рис. 6. Распределение особей по онтогенетическим состояниям в ценопопуляциях Oxytropis candicans (Pall)DC

Проведенные нами исследовательские работы позволили оценить состояние ценопопуляций некоторых видов Fabacea в условиях долины Средней Лены. Объектами исследований являются Medicago falcata, Oxytropis candicans, Onobrychis arenaria. Работы проводились в пригороде Якутска в 13 км к северо-востоку от города.

Были изучены онтогенетические состояния, общая плотность. Определены индексы восстановления и замещения, возрастности и эффективности.

Установлено, что ценопопуляции Medicago falacata L., Onobrychis arenaria, Oxytropis candicans в фитоценозах долины Средней Лены являются нормальными, молодыми, неполночленными популяциями. Мы пришли к такому выводу на основании совместного использования индексов возрастности и эффективности «дельта» и «омега».

Ценопопуляции Medicago falcata L являются молодыми, в них преобладаю ювенильные, имматурные и виргинильные растения.

Оценка возрастности «дельта» и эффективности «омега» показала, что ценопопуляции Onobrychis arenaria относятся к молодым, процветающим («дельта» равно 0,107−0,302; «омега» равно 0,32−0,5).

Классификация по абсолютному максимуму ориентируется на ту часть возрастного распределения, которую представляют (ЦП1 и ЦП2) виргинильные особи, ЦП 3 ювенильные особи.

Работа выполнена в рамках госзадания ФГБУН ИБПК СО РАН по проекту № 0376 — 2014 — 002 тема 52.1.11. «Разнообразие растительного мира таежной зоны Якутии: структура, динамика, сохранение» Направление 52. «Биологическое разнообразие программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013;2020 годы и продолжена по проекту: «Фундаментальные и прикладные аспекты изучения разнообразия растительного мира Северной и Центральной Якутии». Регистрационный номер: АААА-А117 020 110 056.

ценопопуляция семейство долина лена.

• 1. Жукова Л. А. Популяционная жизнь луговых растений. — Йошкар-Ола, 1995. — 223 с.
• 2. Определитель высших растений Якутии. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд. — ние, 1974. — 542.
• 3. Животовский Л. А. Онтогенетическое состояние, эффективная плотность и классификация популяций // Экология. 2001. № 1. С. 3−7.
• 4. Ишбирдин А. Р. методы популяционной биологии /А.Р. Ишбирдин, М. М. Ишмуратова //Сборник материалов VII Всероссийского популяционного семинара. — Сыктывкар, 2004. — С. 113−120.
• 5. Злобин Ю. А. Принципы и методы изучения ценотических популяций растений: учебно-методическое пособие. — Казань, 1989. — 147.
• 6. Работнов Т. А. Некоторые вопросы изучения ценотипических популяций //Бюлл. МОИП отд. биологии, 1969. Т. 74 № 1. — С. 141−149.
• 7. Уранов А. А. Классификация и основные черты развития популяций многолетних растений //А.А. Уранов, О. В. Смирнова //Бюлл. МОИП отд. биол., 1969. Т 74. Вып. 1. — С. 119−134.
• 8. Атласова Л. Г. Состояние ценопопуляций Medicago falcata L. в условиях криолитозоны: процессы самоподдержания, возрастная структура и численность // Известия Самарского НЦ РАН. 2014. Т. 16, № 1−3. С. 710−714.
• 9. Атласова Л. Г. Онтогенетическая структура ценопопуляций Medicago falcata в условиях окрестностей города Якутска // Естественные и математические науки в современном мире. 2014. № 15. С. 121−128.