CC BY
52
УДК 57:63(571.150)
Н.Ю. Сперанская
канд. биол. наук, инженер, кафедра ботаники, ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный университет»
А.Ю. Гребенникова
магистрант, кафедра ботаники, ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный университет»
ФИТОЛИТНЫЙ АНАЛИЗ ВИДОВ ЛУГОВЫХ СТЕПЕЙ И СОЛОНЦОВО-СОЛОНЧАКОВЫХ СООБЩЕСТВ ЗАКАЗНИКА «ОЗЕРО БОЛЬШОЙ ТАССОР»
Аннотация. В статье даны описания фитолитов полученных из растений разных фитоцено-зов Кулунды. Фитолитные спектры растений луговых степей и солонцово-солончаковых сообществ значительно отличаются. Это дает возможность использовать полученные данные для исторической реконструкции растительности на исследуемой территории.
Ключевые слова: фитолитные спектры, луговые степи, историческая реконструкция растительности.
N.Ju. Speranskaja Altai State University
A.Ju. Grebennikova Altai State University
THE PHYTOLITHS ANALYSIS OF MEADOW STEPPES AND ALKALI-SALINE PLANT
COMMUNITIES OF THE RESERVE «OZERO BOLSHOI TASSOR».
Abstract. The article contains descriptions of phytoliths derived from plants of different plant communities of the Kulunda. The phytoliths ranges plants of meadow steppes and alkali-saline plants communities are significantly different. This makes it possible to use the data for historical reconstruction of vegetation in the study area.
Keywords: phytoliths ranges, meadow steppe, a historical reconstruction of vegetation.
На сегодняшний день в Кулунде проводятся различные ботанические и археологические исследования, в том числе по исторической реконструкции растительности и климата. Информация о фитолитных спектрах отдельных фитоценозов, полученная современным методом фитолитного анализа, поможет более подробно и качественно проводить такие реконструкции. В ходе работы были изучены формы фитолитов растений типичных для этой территории сообществ луговых степей и уникальных полупустынных сообществ.
Луговые степи это наиболее богатые фитоценозы, которые объединяют сообщества ксерофильных и мезоксерофильных дерновинных злаков с постоянным и обильным участием луговостепного и лугового разнотравья, представленного в основном многолетними мезоксерофильными и мезофильными видами из семейств сложноцветных, розоцветных, бобовых. Полукустарнички встречаются редко или отсутствуют.
Из злаков преобладают: ковыль перистый (Stipa pennata), вейник наземный (Calamagrostis epigeios), мятлик узколистный (Poa angustifolia), овсяница ложноовечья (Festuca pseudovina), тимофеевка степная (Phleum phleoides) [1].
В противоположность луговым степям сообщества солонцов и солончаков име-
ют низкое видовое разнообразие. Наиболее интересные и уникальные из них расположены на территории заказника «Озеро Большой Тассор». Это соленое озеро находится на юго-западе Кулунды. Оно окружено разнообразными растительными сообществами. По периферии развиваются однолетне-солянковые сообщества с участием солероса европейского (Salicomia europaea), свед рожконосной (Suaeda corniculata) и простертой (S. prostrata), офайстона однотычинкового (Ofaiston monandrum), местами монодоминантные заросли образует климакоптера толстянковая (Climacoptera crassa). На солончаках по берегам также встречаются и многолетне-солянковые сообщества, образованные галофитными видами: кустарничком сарсазаном шишконосным (Halocnemum strobilaceum), полукустарничками лебедой бородавчатой (Atriplex verrucifera) и кали-диумом олиственным (Kalidium foliatum). В южной части озера распространены сообщества пустынных кустарничков - ежовника солончакового (Anabasis salsa), лебеды седой (Atriplex cana), сведы вздутоплодной (Suaeda physophora), являющиеся реликтовыми на данной территории [2].
На солонцах в составе полынно-ломкоколосниковых сообществ участвуют дер-новинные злаки и ксерофитные полукустарнички. Эти сообщества являются переходными от степного к пустынному типу растительности. По склонам холмов распространены зональные степные сообщества, представленные настоящими ковыльными степями, вблизи озера обогащенными пустынными видами [3].
Комплекс условий произрастания сказывается на анатомо-морфологических особенностях растений, в том числе и на строении фитолитов. Фитолиты - это кремневые копии клеток растений, образованные в результате накопления аморфного кремнезема. Формы фитолитов специфичны, что позволяет использовать их в качестве диагностического показателя при реконструкции растительного покрова. Особенно много фитолитов формируется у злаков, осок, в хвое ели и сосны, ряда мхов и трав. В почву фитолиты попадают вместе с опадом и сохраняются в течение тысяч лет. Информативность фитолитного анализа очень высока. Они характеризуют именно ту растительность, которая формировала данную почву, то есть росла на конкретном месте. На основе полученного материала можно определить изменялся ли растительный покров данной территории, в какой последовательности шла эта смена, были ли наносы и эрозионные смывы [4].
Морфология фитолитов, их количественное распределение по профилю являются одним из методов исследования и реконструкции развития биогеоценозов [5].
Сравнение растений произрастающих в разных экологических условиях проведено с помощью современного метода - фитолитного анализа.
Фитолиты из собранных растений были выделены методом сухого озоления [4]. Высушенные растения измельчались, помещались в тигли и сжигались в муфельной печи при температуре 400°С в течение 12-18 часов. Полученную золу обрабатывали 20% соляной кислотой, для разрушения органических остатков. Затем промывали пробы дистиллированной водой и высушивали. Выделенные фитолиты рассматривались и фотографировались при помощи светового микроскопа Olympus BX-51 (10x20). Для описания фитолитов использовалась номенклатура ICPN, которая основывается на выделении определенных морфотипов по внешним признакам трехмерной проекции фитолитов [6].
Всего фитолиты были выделены из семи растений. Лебеда седая, полынь тонковатая и цмин песчаный собраны в сообществах солонцов и солончаков на территории заказника «Озеро Большой Тассор». Ковыли и овсяница валлийская - в сохранившихся локусах луговых степей.
В ходе фитолитного анализа были получены следующие результаты.
У лебеды седой (Atriplex cana) во всех частях растения содержатся фитолиты сферической формы разной величины (рис. 1 А).
50 рт
Рисунок 1 - Фитолиты растений солонцово-солончакового комплекса: А - лебеда седая, В - цмин песчаний, С - полынь тонковатая; формы фитолитов:
а - сферическая частица, b - трихома
У полыни тонковатой (Artemisia gracilescens) - сферические формы разной величины во всех частях растений (рис. 1 В) и гладкие палочки.
У цмина песчаного (Helichrysum arenarium) редко встречаются мелкие сферические формы, преобладают трихомы (рис. 1 С).
Фитолиты ковыля перистого (Stipa pennata) - это гладкие палочки, зубчатые палочки, конусовидные формы, конусовидные формы с шипом, реже укороченные трапеции (рис. 2 А).
Ковыль залесского (S. zalesskii) содержит трихомы с заостренной остью, ровные палочки, зубчатые палочки, седловидные формы, конусовидные формы (рис. 2 В).
Ковыль лессинга (S. lessingiana) - зубчатые палочки, укороченные трапеции, конусовидные формы (рис. 2 С).
У овсяницы валлийской (Festuca valesiaca) во всех частях растения встречаются зубчатые палочки, трапециевидные формы (рис. 2 D), очень мелкие конусовидные формы.
В целом у всех ковылей и овсяницы схожий набор фитолитов - конусовидные, трапециевидные формы, зубчатые палочки (рис. 2 а, b, c), это может быть связано как с произрастанием в схожих условиях, так и родством изученных видов. Отмеченные различия в размерах и формах частиц, по-видимому, имеют видовую обусловленность (трихомы у ковыля Залесского, конусы с шипом и очень мелкие частицы у ковыля перистого).
У растений, произрастающих на территории заказника «Озеро Большой Тассор» и относящихся к солонцово-солончаковому комплексу, так же наблюдается сходство фитолитов. У лебеды седой и полыни тонковатой во всех частях растений отмечаются в большом количестве гладкие сферические формы разных размеров (рис. 1 а). Эти виды не являются близкородственными, но имеют схожие жизненные формы - полукустарники. Поэтому сходство сформировавшихся фитолитов можно объяснить усло-
виями произрастания.
Рисунок 2 - Фитолиты растений луговых степей: А - ковыль перистый, В - ковыль Залесского, С - ковыль Лессинга, D - овсяница; формы фитолитов: a - зубчатая длинная частица (палочка), b - конусовидная частица, c - укороченная трапециевидная частица, d - трихома, e - волнистая трапециевидная частица
Цмин песчаный, произрастающий на границе комплекса, образует сферические фитолиты, но в меньших количествах. Для него более характерны трихомы.
Луговые степи, эдификаторами которых являются рассмотренные ковыли, характеризуются более мягкими условиями и двудольные растения этих сообществ не образуют здесь одревесневающих форм, в растениях родов полынь и лебеда четко оформленных фитолитов не обнаружено.
Таким образом, фитолитный анализ изученных видов показал, что наибольшее сходство фитолитов наблюдается у растений, произрастающих в схожих экологических условиях. Полученные в ходе работы данные могут использоваться при попытках исторической реконструкции типов растительности и климата на ключевых участках Ку-лунды, т.к. фитолитные спектры могут характеризовать те или иные фитоценозы, и соответственно комплекс типичных для них абиотических факторов.
Список литературы:
1. Лавренко Е. М. Провинциальное разделение Причерноморско-Казахстанской подобласти степной области Евразии // Ботан. журн. 1970а. Т. 55, № 5. - С. 609-625.
2. Хрусталева И. А., Платонова С.Г., Скачко Е.Ю. и др. Государственный природный заказник краевого значения «Озеро Большой Тассор». - Кемерово: Ирбис, 2007. - 32 с.
3. Королюк А.Ю., Хрусталева И. А., Петров В.Ю. Заказник Озеро Большой Тассор // Красная книга Алтайского края. Особо охраняемые природные. - Барнаул, 2009. - с. 113-115.
4. Гольева А.А. Фитолиты и их информационная роль в изучении природных и археологических объектов. Сыктывкар, 2001. 200 с.
5. Гольева А.А. Микробиоморфные комплексы природных и антропогенных ландшафтов. - М: URSS , 2008. - 240 с.
6. International Code for Phytolith Nomenclature. ICPN Working Group: Madella M., Alexandre A., Ball T. // Annals of Botany 96. 2005. P. 253-260.
List of references:
1. Lavrenko E.M. Provincial division of the Black sea-subdomain Kazakhstan steppe region of Eurasia // Bot. Journal. 1970a. T. 55, № 5. - P. 609-625.
2. Hrustaleva I.A., Platonov S.G., Skachko E.J. and other. State natural reserve of regional importance, "Ozero Bolshoi Tassor." - Kemerovo: Irbis, 2007. - P.32.
3. Koroljuk A.Y., Hrustaleva I.A., Petrov V.Y. Natural reserve «Ozero Bolshoi Tassor » // Red Book of Altai Krai. Specially protected. - Barnaul, 2009. - P. 113-115.
4. Gol'eva A.A. Phytoliths and their informational role in the study of natural and archaeological sites. Syktyvkar, 2001. P. 200.
5. Gol'eva A.A. Mikrobiomorhp complexes of natural and man-made landscapes. - Moscow: URSS, 2008. - P. 240.
6. International Code for Phytolith Nomenclature. ICPN Working Group: Madella M., Alexandre A., Ball T. // Annals of Botany 96. 2005. P. 253-260.
