Влияние условий местообитаний на популяционно-биологические параметры ценопопуляций Hordeum brevisubulatum (Trin.) Link в условиях Лено-Вилюйского междуречья

Автор: Федорова Александра Ивановна

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Статья в выпуске: 1-7 т.14, 2012 года.

Бесплатный доступ

В условиях Лено-Вилюйского междуречья изучено влияние экологических факторов на популяционно-биологические параметры ценопопуляций Hordeum brevisubulatum. По результатам проведенных исследований нами установлено, что увлажнение изученных ценопопуляций варьирует от сухолугового (53 – 63 ступени) до сыролугового (77 – 88 ступени), антропогенное влияние изменяется от слабого до среднего. Наиболее оптимальными условиями являются влажнолуговые сообщества на достаточно засоленных почвах при минимальных антропогенных нагрузках.

Ценопопуляция, возрастная структура, виталитетная структура, ноrdeum brevisubulatum

Короткий адрес: https://sciup.org/148200948

IDR: 148200948

Текст научной статьи Влияние условий местообитаний на популяционно-биологические параметры ценопопуляций Hordeum brevisubulatum (Trin.) Link в условиях Лено-Вилюйского междуречья

В современной фитоценологии все более актуальной становится проблема экологической характеристики условий существования различных растительных сообществ, образованных многочисленными ценопопуляциями (ЦП) или фрагментами популяций растений.

Наличие ценопопуляций того или иного вида является доказательством возможности их существования в условиях конкретного воздействия факторов данного экотопа, уровня солнечной радиации, антропогенного пресса. Тесная взаимосвязь ЦП растений с условиями существования позволяет по особенностям среды судить о потребностях растений и их экологических позициях по шкалам конкретных факторов [1].

В данной работе приводятся результаты изучения экологических условий обитания (увлажнение, засоление и антропогенная нагрузка) на популяци-онно – биологические параметры ЦП Hordeum bre-visubulatum .

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследования является Hordeum bre-visubulatum (Тrin.) Link - многолетний, поликарпи-ческий рыхлокустовой или короткокорневищный злак с вневлагалищным и внутривлагалищным типами возобновления побегов. Вегетативные побеги розеточные и полурозеточные, генеративные – по-лурозеточные ди-, трициклические [2]. Является хорошим диагностическим видом ряда синтаксонов луговой растительности ( Artemisio commutatae-Hordeеtum brevisubulati, Thalictro- Hordeеtum bre-visubulati и др.).

Исследования проведены в Нюрбинском районе Вилюйской зоны Якутии. Изучено 9 ценопопуля-ций (далее ЦП) в природных условиях. Оценка фитоценозов по экологическим шкалам представлена в табл. 1.

Синтаксономическое положение и авторство единиц растительных сообществ приводятся в работах

П.А. Гоголевой и др. [3], Б.М. Миркина и др. [4], Ermakov et al. [17] М.М. Черосова и др. [5]. Экологическая оценка по факторам увлажнения и богатства почв – засоления сделана по шкалам Е.И. Троевой и др. [6]. Названия высших растений даны по С.К. Черепанову [7].

Для исследования возрастной структуры цено-популяций вида в конкретных природных условиях использован метод учетных площадок. Построение возрастных спектров проведены по методике, предложенной Т.А. Работновым [8] и получившей дальнейшее развитие в работах школы А.А. Урано-ва [9], О.В. Смирновой и др. [10]. Индекс возрас-тности ценопопуляций определен по методике А.А. Уранова [11]. Индекс эффективности и тип цено-популяций – по методике Л.А. Животовского [12], которая основана на совместном использовании индекса возрастности (∆ - дельта) и индекса эффективности (щ – омега). Для общей оценки самопод-держания ценопопуляции использованы индексы восстановления и старения [13, 14]. Индекс витали-тета ценопопуляций (IVC), рассчитываемый по размерным спектрам составляющих ценопопуля-ции особей генеративного возрастного состояния. При этом минимальное значение индекса соответствует наихудшим, а максимальное значение – наилучшим условиям для реализации ростовых потенций растений. Для вычисления индекса IVC использованы биометрические показатели (16 морфологических признаков). Для их измерения случайным способом отбирали по 30 растений среднегенеративного возрастного состояния (g2) [15, 16]. Типы жизненных стратегий даются по классификации Раменского – Грайма [4].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В исследованных ЦП изменчивость средних значений морфологических показателей

В возрастном спектре во всех исследованных ценопопуляциях присутствовали все возрастные состояния, кроме сенильных и отмирающих растений. Базовый возрастной спектр нормальный, неполночленный, в основном левосторонний.

Анализ возрастных спектров изученных цено-популяций показал, что спектр одновершинный, абсолютный максимум приходился на имматурные (ЦП 3, 7, 8, 9) и виргинильные состояния (ЦП 1, 2, 4, 5, 6). Доля ювенильных особей в ценопопуляци-ях колеблется от 12,24 до 21,55 %, имматурных (im) от 18,62 до 28 %, виргинильных (v) от 19,70 до 31,94 %, молодых генеративных (g1) от 7 – 13,52 %, среднегенеративных (g2) от 8,1 до 12,25 %, старых генеративных (g3) 5 – 7,61, субсенильных (ss) от 2,2 до 3,7 %.

Высокий показатель плотности наблюдается в ЦП 6 (172,66 шт.м2), при этом индексы восстанов- ления (3,25) и замещения (2,88) самые высокие, индекс возрастности и эффективности составляют ∆ - дельта 0,17 и щ – омега 0,37. Низкий показатель плотности отмечен в ЦП 9 (125 шт. м2), при этом индексы восстановления и замещения составляют (2,50) и (2,2), индексы возрастности и эффективности составляют ∆ -дельта 0,19 и щ – омега 0,40 (табл. 2).

По критерию абсолютного максимума и по классификации «дельта – омега» - относятся к молодым, так как большинство особей имматурного и виргинильного, то есть прегенеративного состояния.

Таблица 1 . Экологическая характеристика мест произрастания ценопопуляций Hordeum brevisubulatum

Сообщество	№ ЦП	Ступени увлажнения	Ступени богатства засоленности почв	Ступени пастбищной дигрессии	Роль в сообществе	Увлажнение	Засоление
Artemisio commutatae-Hordeеtum brevisubulati Остепненный луг	4 7	62,32 63,15	11 10,89	3,78 3,59	сопутс. содом.	сухолуговое сухолуговое	Довольно богатые
Puccinellietum tenuiflorae бескильницевый луг	2	70,64	11,9	3,52	сопутст.	Влажнолуговое	Довольно богатые
Thalictro- Hordeеtum brevisubulati Настоящие ячменные луга Th.- H.b.-alopecuretosum Th.- H.b. - puccinellietosum	3 5 9 1 8	71,21 67,41 74,43 70,36 65	12,12 11 9,53 12,04 10,76	4,8 3,41 2,86 3,66 3,36	домин. содом. содомин. домин. сопутст.	влажнолуговые	Довольно богатые
Alopecuretum arundinacei Лисохвостный луг	6	79,73	10,53	3,24	содомин.	сыролуговое	Довольно богатые

Таблица 2 . Средние значения особей разных возрастных групп и некоторые демографические показатели це-нопопуляций Hordеum brevisubulatum

Параметры	Ценопопуляции
Параметры	1	2	3	4	5	6	7	8	9
рl	2,33	5	7	7	4	9,33	5,33	3,33	2,33
j	23,33	16	26,33	19	23,33	30,33	31,33	27	26,33
im	28,66	30,33	34,33	25,33	29,66	41	36,66	38	29
v	43,33	35,66	32,66	40,66	37,66	50	31	26,66	29
g1	10,66	17,66	12,66	14	12,66	14,66	14,33	12	14,66
g2	14	14,66	12,33	16,66	11	14	13	13,66	10,66
g3	10,33	8,33	7,66	9,66	9,66	8,66	8	10	8,33
ss	3	3	7,33	3,66	5	4,66	5,66	4,66	4,66
Средняя плотность, экз./м2	135,66	130,66	140,33	136	133	172,66	145,33	135,33	125
I восст.	2,72	2,01	2,85	2,1	2,72	3, 25	2,8	2,57	2,5
I замещения	2,5	1,87	2,33	1,93	2,36	2,88	2,41	2,27	2,2
I cтарения	0,02	0,02	0,05	0,02	0,03	0,02	0,04	0,03	0,03
g/(v+g)	0,44	0,53	0,5	0,49	0,46	0,42	0,53	0,57	0,53
g/p+j+im+v+g	0,26	0,32	0,24	0,31	0,25	0,22	0,25	0,27	0,27
(j+im)	38,32	35,45	43,23	32,59	39,84	41,31	46,78	48,02	44,26
(v+g)	57,73	58,41	46,55	59,55	53,38	50,57	45,64	46,05	50,13
∆	0,19	0,2	0,19	0,21	0,2	0,17	0,18	0,19	0,19
Щ	0,41	0,44	0,38	0,44	0,4	0,37	0,37	0,39	0,4

Несмотря на сходство возрастного состава це-нопопуляций на различных ступенях градиента виталитетная структура была неодинакова и варьировала от процветающей до депрессивной.

Процветающие ценопопуляции растений с высокой жизненностью наблюдаются в ценопопуля-циях 4, 7, 8, 9. Депрессивные ценопопуляции с низкой жизненностью наблюдаются в ценопопуляци-ях 2, 3, 5, 6. Равновесной отмечена ЦП 1 (табл.3).

По размерному спектру особей показал, что в наиболее высокие показатели индекса виталитета (IVC) наблюдается в ЦП 4, низкие показатели IVC отмечены в ЦП 6, где сильная антропогенная нагрузка и конкуренция со стороны доминанта (ежегодное сенокошение, тебеневка).

По жизненной стратегии вид проявляет себя как С–стратег, т.е. виолент. В неблагоприятных условиях усиливается S составляющая, и вид проявляет патиентность, S – стратегию. В благоприятных условиях вид способен к доминированию или содо-минированию. Такой тип онтогенетической стратегии соответствует смешанному типу CS стресс-толерантной эколого-ценотической стратегии.

Статусы сообществ с объектами исследования по увлажнению относятся в основном влажнолуговому типу, Artemisio commutatae-Hordeеtum bre-visubulati – сухолуговому, Alopecuretum arundina-cei – сыролуговому.

Таблица 3. Оценка жизненности ценопопуляций Hordeum brevisubulatum по критерию виталитета и размерного спектра

№ ЦП	Размерный спектр (Q/с)	Индекс виталитета (IVC)	Виталитетный тип ценопопуляции
1	1	0,95	равновесная
2	0,75	0,91	депрессивная
3	0,86	0,93	депрессивная
4	7	1,22	процветающая
5	0,38	0,91	депрессивная
6	0,5	0,85	депрессивная
7	1,64	0,96	процветающая
8	14,5	1,12	процветающая
9	14,5	1,10	процветающая

В отличие от экологического оптимума, указанного для Якутии в целом (по увлажнению (53-63 баллов), по засолению (10-13 баллов) [6], в изучаемых сообществах Hordeum brevisubulatum предпочитает более увлажненные (65-74 баллов по увлажнению) и менее засоленные (9-10 баллов по богатству почв-засолению) местообитания, но может произрастать и в сухих, и в сырых местообитаниях. Популяционно-биологические методы позволяют более точно определить реакцию растений на экологические факторы.

В целом состояние ценопопуляций Ноrdeum brevisubulatum указывает на нормальную жизнен- ность вида в рассматриваемых условиях, самопод-держание в них осуществляется как вегетативным, так и семенным путем.

Список литературы Влияние условий местообитаний на популяционно-биологические параметры ценопопуляций Hordeum brevisubulatum (Trin.) Link в условиях Лено-Вилюйского междуречья

Жукова Л.А., Дорогова Ю.А., Турмухаметова Н.В., Гаврилова М.Н., Полянская Т.А., Акшенцев Е.В. Использование экологических шкал для оценки экологического разнообразия местообитаний популяций и сообществ//Материалы Всероссийской научной конференции. С-Пб, 2011 -С. 351 -354.
Бардонова Л.К. Большой жизненный цикл ячменя короткоостого//Биол. науки №10. -М.:1975. -С 61-69.
Гоголева П.А., Кононов К.Е., Миркин Б.М., Миронова С.И. Синтаксономия и симфитосоциология растительности аласов Центральной Якутии. Иркутск, 1987. 176 с.
Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Наука о растительности (история и современное состояние основных концепций). Уфа, 1998. 413 с.
Черосов М.М. Слепцова Н.П., Миронова С. И. и др. Синтаксономия синантропной растительности Якутии. Якутск, 2005. 575 с.
Троева Е.И., Зверев А.А., Королюк А.Ю., Черосов М.М. Экологические шкалы флоры и микобиоты Якутии//Флора Якутии: Географический и экологический аспекты. Новосибирск: Наука, 2010 -С. 114 -150.
Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб, 1995. 990 с.
Работнов Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах/Т.А. Работнов//Тр. БИН АН СССР. Сер. 3. Геоботаника. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1950. Вып. 6.
Уранов А.А. Возрастной спектр фитоценопопуляций как функция времени и энергетических волновых процессов//Биологические науки, 1975. №2.
Ценопопуляции растений: Основные понятия и структура./Отв. ред. к. б. н., проф. Т. И. Серебрякова. -М.: Наука, 1976.
Уранов А.А., Смирнова О.В. Классификация и основные черты развития популяций многолетних растений//Бюлл. МОИП, отд. биол. 1969. Т. 79, вып. 1. С. 119-134.
Животовский Л.А. Онтогенетическое состояние, эффективная плотность и классификация популяций//Экология. 2001, № 1. С.3-7.
Жукова Л. А. Популяционная жизнь луговых растений. -Йошкар-Ола: РИИН «Ланар», 1995. -224 с.
Глотов Н.В. Об оценке параметров возрастной структуры популяций растений//Жизнь популяций в гетерогенной среде. Ч. 1. Йошкар-Ола, 1998. С. 146-149.
Злобин Ю.А. Принципы и методы ценотических популяций растений. Казань. 1989.146 с.
Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М. Адаптивный морфогенез и эколого-ценотические стратегии выживания травянистых растений//Методы популяционной биологии. Сборник материалов VII Всеросс. популяц. семинара (16-21 февраля 2004). Сыктывкар, 2004. Ч. 2. С. 113-120.
Ermakov N., Cherosov M., Gogoleva P. 2002 Classification of ultracontinental boreal forests in Central Yacutian Alases//Folia Geobotanica. Vol. 37 P 419 -440.

Еще

Статья научная