Эколого-биологические особенности Vitex agnus-castus L. (Verbenaceae) в условиях Северо-Западного Кавказа

Актуальность темы

исследований. Экосистемы Северо-Западного Кавказа отличаются разнообразием и обилием ценных лекарственных растений. Многие из этих растений слабо изучены в экологическом, биологическом и химическом отношениях.

Одной из важнейших задач современности является сохранение биоразнообразия на планете и ее природных экосистем. Северо-Западный Кавказ с его сложным рельефом и разнообразным растительным покровом является одним из регионов России, представляющим большой интерес в отношении биологического разнообразия. Северо-Западный Кавказ имеет сложное геологическое и флорогенетическое строение. Черты этих сложных исторических процессов сохранились в растительном покрове. Разнообразие растительных сообществ сказывается на богатстве флоры региона.

Усиление антропогенного пресса в последние годы, выражающееся в неконтролируемой вырубке лесов, бессистемной пастьбе скота, чрезмерной рекреационной нагрузке, связано с нарушением местообитаний и сокращением ареалов многих ценных видов растений. Использование в значительных масштабах многих видов растений в качестве лекарственных, декоративных и в прочих утилитарных целях приводит к существенным изменениям в структуре их популяций и, как правило, ставит под угрозу существование самого вида в регионе. Это в определенной мере относится к представителю рода Уиех Ь. — витексу священному (УИех а^пт-сазЫь Ь., УегЪепасеаё), произрастающему на Северо-Западном Кавказе.

В официальной медицине используются побеги, плоды и цветки УИех а^угт-саБШз. В народной медицине он используется при заболеваниях печени, селезенки, импотенции, гинекологических заболеваниях.

Природные популяции такого ценного лекарственного вида как УИех а^ш-сазШ находятся на Черноморском побережье Краснодарского края.

Виды рода УЫех интродуцированы и произрастают в ботанических садах Кубанского государственного аграрного университета (КубГАУ), Кубанского государственного университета (КубГУ), Субтропическом ботаническом саду Кубани, Сочинском дендрарии.

Исследуемый вид недостаточно изучен в экологическом и биологических аспектах. Поэтому изучение эколого-ценотической роли УЫех а^ш-саБШ, особенностей его роста и развития, репродуктивной способности, выявление адаптационных возможностей в условиях воздействия неблагоприятных экологических факторов, является важнейшим составляющим комплексных исследований.

Цель и задачи исследования

Целью настоящего исследования является выявление эколого-биологических, фитоценотических, фитохимических особенностей и репродуктивной способности УИех а^т-саБШБ в условиях Северо-Западного Кавказа.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить таксономическое положение УЫех а? пт-са$Ш$.

2. Определить экологический и генетико-популяционный статус обнаруженных группировок УЫех а^рт-с^ш в изучаемых растительных сообществах.

3. Выявить эколого-ценотическую роль УЫех а? пт-са$Ш$ в сложении естественных растительных сообществ.

4. Изучить адаптационные характеристики растений: зимостойкость и засухоустойчивость.

5. Выявить влияние климатических факторов 2007;2009 гг. на особенности роста и сезонного развития Укех а^из-саБШБ в урбоэкосистеме г. Краснодара.

6. Оценить репродуктивные способности УЫех а^иБ-сазШБ.

7. Выявить качественный и количественный состав микрои мезофауны ризосферы УПех а^т-саБШз в зависимости от почвенных условий.

8. Провести фитохимический анализ изучаемых растений УПех agnus-сазЫБ, из разных растительных ассоциаций и сравнить их по количеству продуцируемых эфирных масел.

9. Обобщить сведения о практическом применении УИех а^т-сазШБ, предложить меры по его охране и рациональному использованию на территории Северо-Западного Кавказа.

Научная новизна работы. Проведен критический анализ таксономического положения УПех а^ш-саБШБ и его встречаемости на Северо-Западном Кавказе. Для данной территории составлены карты ареалов Уиех а^пт-саяХт. Выявлены новые места произрастания вида. Впервые проведено комплексное изучение эколого-биологических и эколого-фитоценотических особенностей УПех а^ш-саБШБ и определено его участие в сложении растительных сообществ. Установлены продолжительность и характерные особенности основных фенофаз и их зависимость от экологических условий. Дана характеристика адаптационных возможностей УПех а^т-саБШз, определяющих результативность культивирования его в условиях урбоэкосистем. Выявлена динамика накопления в плодах растений Уиех а^т-сазШя эфирных масел, изучено влияние эколого-ценотических факторов на фитохимический состав. Разработаны и предложены меры охраны, рационального использования изученных растений на территории Северо-Западного Кавказа.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований являются вкладом в изучение биологии, географии и экологии растений Северо-Западного Кавказа. Полученные данные могут быть использованы при решении некоторых задач в использовании природных лекарственных препаратов, декоративном растениеводстве, при составлении региональных ««Флор» и «Определителей», разработке природоохранных мероприятий.

Выявлены экологические и биоморфологические особенности витекса священного. Данные о протекании фенологических фаз в зависимости от 6 экологических условий могут быть использованы в интродукционной работе, в практике декоративного садоводства.

Материалы диссертационной работы используются в преподавании курсов ботанического и экологического циклов в Кубанском государственом аграрном университете, Кубанском государственном университете: «Ботаника с основами фитоценологии», «Экология растений», «Ресурсоведение», а также при прохождении студентами учебно-производственных и полевых практик.

Положения диссертации выносимые на защиту.

1. Изученные элементы пространственной организации естественных популяций УИех а^т-сазЫь представляют собой ценопопуляциинебольшие по численности скопления особей данного вида, ассоциированные с определенными фитоценозами. Ценопопуляционная пространственная структура популяций витекса священного представляет собой одну из основных его экологических особенностей.

2. Несмотря на ограниченную численность особей в выявленных ценопопуляциях, они генетически гетерогенны.

3. Эколого-ценотическая роль УНех а^пиэ-сазЫз в сложении естественных растительных сообществ региона разнообразна: он может являться содоминантом, эдификатором или ассектатором. УИех а^угш-саБгт является ценозообразователем лесных сообществ в экосистемах нижнегорной, литоральной поясности.

4. Различия в накоплении тяжелых металлов (цинка, кадмия, меди и свинца) в стеблях растений витекса из различных ценопопуляций практически не зависят от их генетических особенностей и определяются величиной антропогенного воздействия в соответствующих местообитаниях.

5. Адаптационный потенциал вида УПех а^иБ-сазШБ, оценённый по комплексу показателей, характеризуется как средний. Из причин, лимитирующих восстановление численности ценопопуляций, главной является низкая всхожесть семян. С этой точки зрения необходимым 7 является повышение эффективности вегетативного размножения витекса черенками.

6. На количественное содержание эфирных масел в плодах растений УИех а^т-саБШБ, произрастающих в искусственных и естественных экосистемах, оказывают влияние эколого-ценотические факторы.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на I, II, III, IV, V Всероссийской научно-практической конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2007, 2008, 2009, 2010 и 2011) — на международной конференции «Научное наследие Н. И. Вавилова — фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства» (Москва, 2007) — на международной научной конференции, посвященной 90-летию Воронежского государственного университета и 50-летию Воронежского отделения Русского Ботанического общества, «Современное состояние, проблемы и перспективы региональных ботанических исследований» (Воронеж, 2008) — на международной научной конференции, посвященной 135-летию со дня рождения И. И. Спрыгина «Биоразнообразие: проблемы и перспективы сохранения» (Пенза, 2008) — на региональной научной конференции, посвященной 130 летию Краснодарского государственного историко-археологического музея-заповедника им. Е. Д. Фелицына «Биологическое разнообразие и биоресурсы Северо-Западного Кавказа» (Краснодар 2009) — на XXXVI научной конференции студентов и молодых ученых вузов Южного Федерального округа (Краснодар, 2009) — на XXII, XXV Межреспубликанских научно-практических конференциях с международным участием «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, 2009, 2012).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 14 научных работ, в том числе 2 — в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и приложений, включает 194 страницы основного текста. Иллюстративный материал представлен 36 таблицами и 40 рисунками. Список использованной литературы содержит 219 источников, из которых 19 на иностранных языках.