CC BY
31
Биологические особенности и диагностика состояния ценопопуляций лекарственного вида Rosa cinnamomea L. (роза коричная) на Южном и Среднем Урале
Е.А. Тишкина, к.с.-х.н., ФГБОУ ВО Уральский ГЛТУ, ФГБУН Ботанический сад УрО РАН; А.А. Монтиле, мл.н.с, ФГБУН Ботанический сад УрО РАН
Среди подлесочных древесных видов роза коричная (Rosa cinnamomea L.) занимает особое место, так как является ценным лекарственным растением. Широкий спектр лечебного действия вида обусловлен содержанием в плодах целого комплекса биологически активных веществ, в частности, витаминов С, Р, по количеству которых роза коричная занимает первое место, а также благодаря высокому содержанию каротиноидов, флавоноидов, витаминов К, В2, E. Масло из её плодов обладает ранозаживляющим, противовоспалительным и другими свойствами [1].
Роза коричная — кустарник до 2 м высоты с парными крючковато-изогнутыми шипами у основания черешка листьев. Листья из 5—7 зубчатых листочков. Цветки чаще одиночные, розовые, правильные, с приятным ароматом, на коротких голых цветоносах. Цветёт с мая до июня. Плоды шаровидные или яйцевидные. Встречается по всей Средней Европе, на Урале, в Западной и Восточной Сибири. Растёт в поймах рек, на лугах, лесных опушках [2]. Несмотря на широкий ареал, роза коричная изучена недостаточно, поэтому выявление биологических особенностей и диагностика состояния ценопопуляций, а также учёт местообитаний как лекарственного вида служат основой рационального использования растительных ресурсов [3].
Целью работы является выявление биологических особенностей и диагностика состояния ценопопуляций Rosa cinnamomea L. на Южном и Среднем Урале.
Материал и методы исследования. Объекты исследования — фрагменты ценопопуляций розы коричной (Rosa cinnamomea L.) на Среднем Урале в районе светлохвойных лесов (окрестности озера Таватуй и лесопарковая зона г. Реж) и на Южном Урале в горно-лесных экосистемах Учалинского района Республики Башкортостан (табл. 1). Сбор материала проведён в 2018—2019 г. в семи фрагментах ценопопуляций (ФЦП) розы коричной. Общая протяжённость трансекты составила 510 км. Для установления плотности особей закладывали временные пробные площади с переводом на 1 га. Для оценки состояния особей нами были изучены морфологические параметры: высота и диаметр кроны в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Разработан виталитетный спектр на основе жизненного состояния каждой особи и установлен индекс жизненности ценопопуляции
по В.А. Алексееву [4]. Изучение онтогенетической структуры проводили по общепринятым методикам [5]. Тип ценопопуляции выявлен по классификации А.А. Уранова [6], О.В. Смирновой [7] и Л.А. Животовского [8]. В качестве интегральных характеристик популяционной структуры использованы следующие демографические показатели: индекс возрастности [6], индекс эффективности [8], индексы восстановления и замещения [9]. Все морфологические данные были обработаны статистически и использовался пакет программ MS Excel.
Результаты исследования. Rosa cinnamomea L. произрастает в виде «геоксильного» кустарника высотой от 0,50 до 1,15 м с проекциями кроны 0,05—0,66 м2 и её объемом от 0,01 до 0,31 м3. Численность особей довольно высокая и составляет от 600 до 2130 экз/га.
При корреляционном анализе усреднённых по популяциям величин признаков установлено, что морфологические параметры фрагмента ценопо-пуляции розы коричной зависят от виталитетно-сти ценопопуляции, т.е. чем выше жизненность, тем меньше высота (r=— 0,80; Р<0,05), площадь проекции кроны (r= —0,85; Р<0,05) и её объем (r=—0,87; P<0,05). Величина коэффициента корреляции между средними высотой особей и площадью проекции кроны (r=0,92; Р<0,05), а также средним объёмом кроны (r=0,93; Р<0,05) является достаточно высокой.
Онтогенетическая структура изученных ценопо-пуляций розы коричной отличается разнообразием (табл. 2). В возрастной структуре ценопопуляций выделены два периода и пять онтогенетических состояний. Присутствие прегенеративных и генеративных особей характерно для всех ценопопу-ляций. Из семи изученных ценопопуляций шесть являются нормальными с полночленным спектром. В них отсутствуют фракции постгенеративных (1-7 ФЦП), старых генеративных (1-4, 6 ФЦП) или имматурных особей (1-7 ФЦП). Лишь один фрагмент ценопуляции Таватуевской имеет прерывистый спектр. Соотношение численности особей розы коричной различного возрастного состояния позволило определить индекс возрастности фрагментов ценопопуляций. Он варьирует от 0,13 до 0,42 — чем выше, тем старее ценопопуляция. Во всех исследуемых ценопопуляциях возрастные спектры являются одновершинными. В среднеуральских и южноуральских молодых ценопопуляциях формируются левосторонние спектры с максимумом на виргинильных (2, 3 ФЦП) и имматурных (1, 4 ФЦП) особях. В остальных фрагментах ценопопуляций установлен центрированный спектр с максимумом на молодых генеративных особях (5, 6, 7 ФЦП).
1. Характеристика местообитаний Rosa cinnamomea L. на Южном и Среднем Урале
Ценопопуляция Фрагмент ценопопуляции Тип леса, растительное сообщество Древостой Фрагмент ценопопуляции (по 0,09 га)
плотность особей на 1 га морфологические параметры виталитетный спектр, % индекс жизненного состояния, %
высота, м площадь проекции кроны, м2 объём кроны, м3 n1 n2 n3 n4 n5
состав сомкнутость древесного полога
Среднеуральские ценопопуляции
Режевская 1 сосняк разнотравный 9С1Б 0,6 1256 0,72± 0,04 0,20± 0,04 0,05± 0,01 50 33 13 4 0 79
Таватуевская 2 сосняк разнотравный 7Б2С1Л 0,1 600 0,50± 0,04 0,05± 0,01 0,01± 0,01 27 60 10 3 0 73
Южноуральские ценопопуляции
Калкановская 3 березняк разнотравный 10Б 0,7 1867 0,81± 0,06 0,16± 0,03 0,05± 0,01 20 77 3 0 0 75
Кургашевская 4 березняк вейниковый 10Б 0,7 667 0,60± 0,05 0,20± 0,06 0,07± 0,03 50 40 10 0 0 82
Бирсявская 5 сосняк разнотравный 5С5Б 0,3 722 1,15± 0,08 0,66± 0,12 0,31± 0,06 20 33 33 14 0 58
6 березняк разнотравный 10Б 0,6 2130 1,09± 0,07 0,59± 0,13 0,26± 0,06 23 43 27 7 0 65
Ильтебановская 7 кустарниковая степь - - 1689 0,85± 0,05 0,49± 0,21 0,19± 0,09 16 47 37 0 0 64
2. Характеристика возрастной структуры исследованных ценопопуляций Rosa cinnamomea L.
Фрагмент ценопопуляции Тип леса, растительное сообщество Онтогенетическое состояние, % Индекс Тип и спектр фрагментов ценопопуляции по Смирновой О.В.
Im V G, G3 возраст-ности замещения восстановления эффективности
1 сосняк разнотравный 7 63 20 10 0 0,18 2,3 2,3 0,53 нормальный, полночленный
2 сосняк разнотравный 57 23 3 0 0 0,15 2,75 2,75 0,49 нормальный, прерывистый
3 березняк разнотравный 20 67 10 3 0 0,14 3,3 3,3 0,42 нормальный, полночленный
4 березняк вейниковый 40 37 17 6 0 0,13 6,5 6,5 0,43 нормальный, полночленный
5 сосняк разнотравный 3 7 37 30 23 0,42 0,11 0,11 0,80 нормальный, полночленный
6 березняк разнотравный 13 13 57 17 0 0,26 0,36 0,36 0,69 нормальный, полночленный
7 кустарниковая степь 3 20 43 27 7 0,32 0,30 0,30 0,75 нормальный, полночленный
Согласно классификации «дельта — омега» Л.А. Животовского [8], изученные ценопопуляции разделились на три группы: зреющий, зрелый и молодой (рис.). Ильтебановская ценопопуляция классифицируется как зреющая, т.к. преобладающая часть особей достигла генеративного состояния. Бирсявская ценопопуляция в сосняке разнотравном отнесена к зрелой, а в березняке разнотравном — к зреющей. У остальных ценопо-пуляций розы коричной установлен молодой тип.
Особое значение для диагностики состояния ценопопуляций имеют индексы восстановления и замещения. Если они менее 1, то состояние ценопопуляции близко к критическому [9]. В этом случае проведение заготовок плодов розы коричной приведёт к сокращению площади данной ценопопуляции и даже к её исчезновению [10]. Во всех молодых ценопопуляциях данные индексы
варьируют от 2,3 до 6,5. Это говорит о том, что во всех ценопопуляциях идёт активное размножение, благодаря чему роза сохраняется в исследованных сообществах. У остальных фрагментов ценопопу-ляций индекс восстановления и замещения меньше 1, т.е. данные местообитания неустойчивы, что указывает на их слабое возобновление. Любой негативный фактор антропогенного характера (выпас, рекреация, пожар, заготовка плодов и т.д.) может привести либо к отмиранию ценопопуляции, либо к нанесению значительного урона. Индекс эффективности изменяется незначительно (0,42—0,80). Это свидетельствует о том, что роза расходует большое количество энергии и оказывает нагрузку на энергетические ресурсы среды.
Индекс жизненного состояния варьирует от слабо повреждённых (58%) до здоровых особей (82%). В среднеуральских ценопопуляциях розы
i
0J5 старая стареющая
Я о 0.5 переходим «1VI> лрелдя О
«US 0 молодая ФЦ1*Ц1М ♦ЦП 6 'fciifff ¿реющая
ti CUb 0.5 0,75 t
Omegifu)
Рис. - Распределение ценопопуляций розы коричной по классификации «дельта-омега»
в сосняке разнотравном преобладают здоровые (50%) и ослабленные (60%) особи, участие сильно повреждённых составляет от 10 до 13% и усыхающих — 3—4%. Растения южно-уральских ценопопуляций имеют различную виталитетную структуру и морфологические параметры. Молодые ценопопуляции обладают более высоким индексом виталитета — 75—82% и низкими значениями высоты — 0,60—0,81 м, площади проекции — 0,16—0,20 м2 и объёмом кроны — 0,05—0,07 м3, а у зрелых и зреющих ценопопуляций виталитет соответственно составляет 58—64%. Их морфологические параметры составляют: высота — 0,85—1,15 м, площадь проекции — 0,49—0,66 м2, объём кроны — 0,19—0,31 м3. Описанные различия усреднённых уровней указанных признаков для молодых и зрелых ценопопуляций достоверны в соответствии с непараметрическим критерием сравнения Манна-Уитни.
Выводы. Изучение биологических особенностей Rosa cinnamomea L. выявило поливариантность возрастной структуры и морфологических параметров среднеуральских и южноуральских ценопопуляций. Установлено статистически, что морфологические параметры розы коричной зависят от виталитетности ценопопуляции, т.е. чем выше жизненность, тем меньше высота, площадь проекции кроны и её объём. В результате интегрального анализа из всех ценопопуляций выделили две группы по онтогенетической и виталитетной струк-
туре, морфологическим характеристикам. Первая группа относится к молодым ценопопуляциям, класс виталитета достаточно высокий, а значения морфологических параметров низкие. Они устойчивы и способны к самоподдержанию. Ко второй группе относятся зрелые и зреющие ценопопуляции с высокими морфологическими параметрами, но с низкой виталитетностью. Диагностика состояния в данных фрагментах ценопопуляций показала, что существование их обусловлено нестабильностью и слабым размножением и любой негативный фактор антропогенного характера может привести либо к отмиранию ценопопуляции, либо к нанесению значительного урона. Для сохранения вида необходимо проводить постоянное наблюдение за устойчивостью и динамикой природной цено-популяции. Исследование процессов позволяет сделать прогноз их развития и предложить природоохранные мероприятия для сохранения вида.
Литература
1. Павлова Е.П. Влияние эколого-фитоценотических факторов на накопление биологически активных веществ в плодах Rosa acicularis Lindley и Rosa davurica Pallas (Западное Забайкалье): автореф. дис... канд. биол. наук. Улан-Удэ. 2009. 20 с.
2. Мамаев С.А. Определитель деревьев и кустарников Урала. Местные и интродуцированные виды. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. 258 с.
3. Артамонов В. Шиповник // Наука и жизнь. 1990. № 6. С. 158-160.
4. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение. 1989. № 4. С. 51-57.
5. Работнов Т.А. Вопросы изучения состава популяции для целей фитоценологии // Проблемы ботаники: сб. статей. 1950. Вып. 1. С. 465-483.
6. Уранов А.А. Возрастной спектр фитоценопопуляций как функция времени и энергетических волновых процессов // Биологические науки. 1975. № 2. С. 7-34.
7. Смирнова О.В. Популяционная организация растительного покрова лесных территорий (на примере широколиственных лесов европейской части СССР) / О.В. Смирнова, А.А. Чистякова, Р.В. Попадюк [и др. ]. Пущино: Пущинский Научный центр РАН, 1990. 92 с.
8. Животовский Л.А. Онтогенетические состояния, эффективная плотность и классификация популяций растений // Экология. 2001. № 1. С. 3-7.
9. Жукова Л.А. Внутрипопуляционное биоразнообразие травянистых растений // Экология и генетика популяций. Йошкар-Ола, 1998. С. 35-47.
10. Пархоменко В.М., Кашин А.С. Состояние ценопопуляций Hypericum perforatum (Hypericaceae) в Саратовской области: виталитетная и онтогенетическая структура // Растительные ресурсы. 2012. № 1 (48). С. 3-16.
Результаты интродукции Phellodendron amurense Rupr. (бархат амурский) в Саратовской области
К.Н. Кожевникова, магистрант, З.Г. Березина, магистрант, Г.Н. Заигралова, к.с.-х.н., ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ
Одним из коренных дальневосточных растений является пробковое дерево, или бархатное дерево. Название бархатное дерево, или бархат, дано дереву первыми переселенцами из-за его пепельно-серой бархатистой коры. Ботаники называют его бархатом амурским (РНеИойеМгоп ашыгете Яирг.). Это одно
из древнейших растений дальневосточной флоры, родословная которой начинается с доледникового третичного периода [1]. Бархат амурский — своеобразный живой памятник субтропических лесов, покрывший в те далекие времена всю Европу, Сибирь и Восточную Азию [2].
Бархат амурский — это двудомное листопадное дерево из семейства рутовые. В оптимальных условиях достигает высоты 25 м и диаметра ствола до
