Исследование роста и развития Pterocarya pterocarpa (Michx.) Kunth ex Iljinsk. в условиях ex situ

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 631.533:582.572.226                            

Треть из более чем 460 деревьев и кустарников в естественной флоре Азербайджана — это растения, нуждающиеся в охране и защите, большинство из которых являются реликтами III периода и эндемичными растениями [1].

Pterocarya pterocarpa (Michx.) Kunth ex Iljinsk. — реликтовое растение арктической флоры III-го периода [2–4].

Лапина крылоплодная когда-то была широко распространена в Азербайджане (Алазань-Айришайская долина, Ленкоранская равнина), но теперь ареал ее распространения сузился, а численность вида уменьшилась [5].

P. pterocarpa естественным образом образует чистые леса на равнинах, в предгорьях и в районах с высокой влажностью или же встречается во влажных низинах, долинах, на берегах рек вместе с другими видами деревьев. Иногда отдельные деревья поднимаются на высоту 1000–1300 м над уровнем моря. Встречается в лесах Самур-Давачинской равнины, в северовосточной части Большого Кавказа (Азербайджан).

И. С. Сафаров на протяжении многих лет проводя исследования на реликтах III периода занимался изучением биоэкологических особенностей и внутривидовой изменчивости основных реликтовых деревьев и кустарников флоры Азербайджана [6–7].

В Центральном ботаническом саду некоторые исследователи также занимались интродукцией Лапины крылоплодной [8–11].

В свете вышеизложенного, для нас представляло интерес, изучение биоэкологических особенностей P. pterocarpa в условиях ex situ, как научной, так и практической точки значения, определение причин постепенного сокращения его ареала, а также разработка и реализация мер по охране данного вида.

Материалы и методика

Исследование проводилось в 2014–2017 гг. в Центральном ботаническом саду НАН Азербайджана. Как выше было указано, цель исследования — изучить особенности роста и развития вида Pterocarya pterocarpa (Michx.) Kunth ex Iljinsk. в условиях ex situ, определить динамику сезонного развития. Морфология изученных видов описана по методике И. Т. Васильченко [12]. Рост и развитие вида определяли по методике В. В. Смирнова [13], А. А. Молчанова и В. В. Смирнова [14], динамику сезонного развития по И. Н. Бейдеману [15], Г. Н. Зайцеву [16] и др. методов [17].

Результаты и их обсуждение

Рост и развитие, которые являются ключевыми показателями жизнедеятельности растений, являются взаимосвязанными процессами. В нашем исследовании изучена характеристика роста вида P. pterocarpa как в молодом, так и в пожилом возрасте, для оценки степени адаптации к условию ex situ.

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

По результатам наших исследований было определено, что всходы Лапины крылоплодной являются побегами гипокотиля. В ходе исследования определяли морфологическое строение всходов исследуемого вида, размер и количество гипокотилей, зародышевых листьев (Таблица 1).

Таблица 1 МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВСХОДОВ P. pterocarpa

Гипокотиль                             Зародышевые листья

Ширина, мм         Длина, мм         Ширина, мм         Длина, мм        Число

1,5                 25–40                 2–3                 15–20             2

Первый настоящий обыкновенный лист образуется через 5 дней после выхода зародышевых листьев на поверхность почвы, а сложный лист образуется на всходах через 15 дней.

Изучение всходов данного вида показало их слабый рост в первые дни (10 дней), а с третьей декады мая темпы роста всходов увеличиваются. Изучение ростовых характеристик исследуемых видов показало, что на 30-дневных всходах формируется 5 простых листочков и рост проростков достигает высоты 9,5 см (Рисунок 1).

Рисунок 1. Проросток Pterocarya pterocarpa

На 60-дневных всходах высотой 16 см формируется 1 сложный лист длиной до 11 см, а на 90-дневных всходах формируется 3 сложных листа (на 5–7–9-междоузлиях).

Результаты исследований показали, что со второй декады июня у всходов P. pterocarpa начинают опадать лепестки, а через 84 дня после образования лепестков всходы полностью опадают, при этом на них развиваются 5 простых листьев и 3 сложных листа (Таблица 2)

Таблица 2

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНЕННОСТИ

ЗАРОДЫШЕВЫХ ЛИСТЬЕВ ВСХОДОВ P. pterocarpa

Формирование зародышевых листьев	Формирование первичных настоящих простых листьев	Формирование сложных листьев	Полное опадание зародышевых листьев	Жизненный цикл (сутки) зародышевых листьев
2.V.15	7.V.15	22.VI.15	25.VII.15	84

Исследования показали, что к концу вегетации однолетние всходы достигают 26 см в высоту, а период роста длится 86 дней. Результаты исследования показали, что процесс роста 2–3-летних всходов Лапины крылоплодной начинается в первой декаде апреля. Рост усиливается с третьей декады апреля до второй декады июня. При анализе было обнаружено, что интенсивность окрашивания была несколько выше у однолетних лапин, слабее у двухлетних и немного выше у трехлетних (Рисунок 2).

Рисунок 2. Интенсивность роста тканей 1–3-летней P. pterocarpa по месяцам

Незначительное увеличение высоты трехлетних всходов объясняется постепенной адаптацией вида к засушливому субтропическому климату Апшерона (Рисунок 3).

Рисунок 3. 3-летние всходы P. pterocarpa

При изучении роста и развития P. pterocarpa в условиях ex situ в сравнении с условиями in situ было обнаружено, что конечная производительность всходов в условиях in

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 7. №7. 2021 situ была выше, чем при культивировании. Так, высота 1-летних всходов in situ составляет 21 см, при ex situ — 26 см, высота растений этого вида в конце 2-го вегетационного периода — 47 см in situ, в культуре же — 41 см, у трехлетних проростков in situ и ex situ составило 79 см и 62 см соответственно (Таблица 3).

Таблица 3

ВЫСОТА И ГОДОВОЙ ПРИРОСТ 1–3-ЛЕТНИХ ПРОРОСТКОВ P. pterocarpa В УСЛОВИЯХ ex situ и in situ (показатели роста)

Возраст	ex situ		in situ
	годовой прирост, см	рост растения, см	годовой прирост, см	рост растения, см
1	26	26	21	21
2	15	41	26	47
3	21	61	32	79

Сравнительное изучение динамики роста Лапины крылоплодной показало, что темп роста in situ был выше, чем ex situ во второй и третий вегетационные периоды, в отличие от первого года. Эта разница обусловлена своевременным поливом посевов, выращиваемых в культурных условиях, и правильном соблюдением агротехнических мероприятий.

В процессе интродукции важно изучение ритма сезонного развития растений, произрастающих вне естественной среды обитания.

Фенологические наблюдения за видом P. pterocarpa показали, что набухание побегов начинается во второй декаде марта, а раскрытие листьев — в третьей декаде марта. Опадание листьев начинается в третьей декаде октября и продолжается до третьей декады ноября. Продолжительность вегетации составляет 247 дней в условиях Апшерона и 245 дней в естественных условиях произрастания (Таблица 4).

Таблица 4 НАЧАЛО, ОКОНЧАНИЕ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ВЕГЕТАЦИИ

P. pterocarpa в условиях ex situ и in situ

ex situ		in situ
начало вегетации	окончание   продолжительность вегетации         (сутки)	начало вегетации	окончание вегетации	продолжительность (сутки)
18.03	20.11               247	24.03	24.11	245

Таким образом, по результатам исследования выявлено, что рост и развитие вида P. pterocarpa в условиях ex situ зависит от индивидуальных биологических особенностей вида.

Выводы

В результате исследования установлено, что в условиях ex situ на Апшероне всходов Pterocarya pterocarpa интенсивнее растут в апреле-июне. В условиях ex situ скорость роста однолетних всходов была выше, чем в условиях in situ . Это связано со своевременным поливом посевов, выращенных в культурных условиях, и проведением агротехнических мероприятий.

Темпы роста 2-летних и 3-летних всходов были ниже в условиях in situ . Это связано с тем, что факторы среды, влияющие на рост всходов in situ , оптимальны для изучаемого вида.

Фенологические наблюдения за всходами Pterocarya pterocarpa показали, что вегетационный период в условиях ex situ протекает несколько дольше, чем в условиях in situ .

На основании анализа проведенных исследований можно отметить, что в условиях ex situ рост и развитие вида Pterocarya pterocarpa на Апшеронском полуострове протекает нормально (с учетом жары, засухи и т. д.), что резко отличается от климата естественной среды обитания Лапины крылоплодной.