CC BY
97
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 502.753
О.В. Яговкина, О.Н. Дедюхина
СОХРАНЕНИЕ РЕДКИХ РАСТЕНИЙ РОССИИ В БОТАНИЧЕСКОМ САДУ УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
В Ботаническом саду Удмуртского госуниверситета в течение пяти лет проводятся интродукционные исследования редких и исчезающих видов растений, занесенных в Красную книгу России. Приведены данные по интродук-ционной устойчивости данной группы растений в условиях Удмуртской Республики.
Ключевые слова: редкие растения, интродукция, Красная книга России, in vitro, ex situ.
Сохранение генофонда растений является одной из наиболее актуальных проблем современности [1], в связи с чем одним из основных направлений деятельности Ботанического сада Удмуртского государственного университета (УдГУ) является сохранение редких и исчезающих видов растений путем возделывания их в культуре [2; 3].
Ботанический сад расположен на северной окраине г. Ижевска. В целом климат республики характеризуется как умеренно-континентальный. Продолжительность холодного периода (с температурами ниже 0°С) составляет 165-175 дней, а теплого (с температурами выше 0°С) - 190-200 дней. Вегетационный период начинается обычно с середины апреля. Продолжительность периода активной вегетации (при сумме температур выше 10°С) составляет 124-133 дня. Удмуртия относится к зоне неустойчивого увлажнения, поэтому в летний период часто бывают засухи. Сумма осадков за период активной вегетации составляет в среднем 200-225 мм [4; 5]. На территории Ботанического сада дерновоподзолистая почва, по механическому составу легкосуглинистая с нейтральной реакцией среды (рН 6,26,5). Она характеризуется низким содержанием обменного калия (6,5-9,6 мг/100 г почвы) и подвижного фосфора (5,5-9,0 мг/100 г почвы), хорошей обменной (32,9-37,2 мг-экв/100 г почвы) и гидролитической кислотностью (0,95-1,41 мг-экв/100 г почвы), средним количеством гумуса (3,63-5,28 %).
Основная цель нашей работы заключалась в оценке интродукционной устойчивости некоторых редких и исчезающих видов растений, занесенных в Красную книгу России [6] с выявлением многолетней динамики их развития и размножения в условиях Удмуртской Республики.
Материал и методика исследований
Интродукционное исследование растений, занесенных в Красную книгу России [6] проводится на территории Ботанического сада УдГУ с 2005 г. [7-10]. Мобилизация исходного интродукционного материала (живые растения и семена) осуществлялась в ходе экспедиций кафедр ботаники и экологии растений и экологии животных УдГУ сотрудниками Ботанического сада, а также посредством обменного фонда между ботаническими садами. Сбор материала проводился в соответствии с Правилами сбора редких и находящихся под угрозой исчезновения видов растений [11]. Растения выращивались в условиях открытого культурного комплекса на обычном агротехническом фоне. Для некоторых видов (Stipa pennata, виды рода Pulsatilla) применен эколого-фитоценотический метод, основанный на культивировании растений в соответствующих экологически и фитоценотически обоснованных сочетаниях, а также метод родовых комплексов [10; 12-16].
За всеми изучаемыми образцами видов растений проводились регулярные наблюдения по общепринятым методикам: проводили фенологические наблюдения; учитывали генеративное развитие растений (цветение, регулярность, интенсивность плодоношения) и способность к вегетативному размножению [17-23]. Образцы растений разного происхождения наблюдались отдельно в целях выявления различной адаптационной способности растений к новым условиям. Для оценки интродук-ционной устойчивости видов использовали шкалу Н.В. Трулевич [14].
Результаты и их обсуждение
В настоящее время в коллекции Ботанического сада УдГУ представлены 18 видов растений, занесенных в Красную книгу России [6; 24]. Происхождение исходного материала и категория редкости исследованных растений представлены в табл. 1.
Таблица 1
Коллекционный фонд редких и исчезающих видов растений Ботанического сада УдГУ,
занесенных в Красную книгу России
Название растения Семейство Категория редкости ККРФ Год получения образца Происхождение исходного материала
Aralia cordata Thunb. Araliaceae 2 2005 Татарстан, Дендрарий Волжско-Камского государственного заповедника
Aristolochia manshuriensis Kom. Aristolochiace ae 1 2004 г. Йошкар-Ола, Ботанический сад МарГТУ
Arnica alpina (L.) Olin Asteraceae 2 2005 Germany, Kiel, Botanical Garden
Calipso bulbosa (L.)Oakes Orchidaceae 3 2008 Удмуртия, Дебесский р-н
Cotoneaster lucidus Schltr. Rosaceae 3 1993 г. Москва, ТСХА
Cochlearia danica L. Brassicaceaea 2 2007 Germany, Kiel, Botanical Garden
Cypripedium calceolus L. Orchidaceae 3 2008 Удмуртия, Вавожский р-н
Dioscorea nipponica Makino Dioscoreaceae 2 2005 г. Йошкар-Ола, Ботанический сад МарГТУ
Iris ensata Thunb. Iridaceae 3 2005 г. Пермь, Ботанический сад им. А.Г. Г енкеля ПГУ
Paeonia lactiflora Pall. Paeoniaceae 2 2006 г. Екатеринбург, Ботанический сад УрГУ
Paeonia tenuifolia L. Paeoniaceae 2 1997 г. Москва, ТСХА
Prinsepia sinensis (Oliv.) Bean Rosaceae 2 2000 г. Екатеринбург, РАСХН Свердловская селекционная станция садоводства ГУ
2006 г. Москва, ГБС
2006 Липецкая обл., ФГУП «Дендропарк “ЛОСС”»
Pulsatilla vulgaris Mill. Ranunculacea e 1 2007 Germany, Kiel, Botanical Garden
Pulsatilla pratensis (L.) Mill. Ranunculacea e 3 2007 г. Минск, Центральный ботанический сад НАН Беларуси
Rhodiola rosea L. Crassulaceae 3 1993 г. Москва, ТСХА
Stemmacantha carthamoides (Willd.) M. Dittrich Asteraceae 3 2002 -
Stipa pennata L. Poaceae 3 2005 Удмуртия, Малопургинский р-н, пос. Яган
2006 Татарстан, c. Грахань
Taxus baccata L. Taxaceae 2 2000 г. Йошкар-Ола, Ботанический сад МарГТУ
Итогом работ по исследованию растений в условиях ex situ является оценка интродукционной устойчивости видов. По определению Н.В. Трулевич [14] интродукционная устойчивость растений является интегральным показателем биологического состояния растений в новых условиях существования. В соответствии с данным определением в качестве основных критериев биологической устойчивости видов в новых эдафоклиматических условиях являются следующие характеристики: сохранение в условиях интродукции природных темпов онтогенеза; возможность прохождения полного
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
цикла развития побегов; способность размножаться; сохранение природной жизненной формы; жизненное состояние. На основании вышеперечисленных критериев разработана шкала интродукцион-ной устойчивости Н.В. Трулевич [13], по которой выделяются 4 группы растений: неустойчивые (I), слабоустойчивые (II), устойчивые (III) и высокоустойчивые (IV).
Ниже представлена интродукционная устойчивость некоторых редких видов растений в условиях Удмуртской Республики (табл. 2).
Таблица 2
Интродукционная устойчивость редких видов России в условиях Удмуртской Республики (по Н. В. Трулевич, 1991)
Название растения Критерий
Сохранение в условиях интродукции Возмож- ность прохожде- ния полного цикла развития побегов Способность размножаться Сохранение природной жизненной формы Жизненное состояние в сравнении с растениями из природных мест
природных ритмиче- ских процессов природных темпов онтогенеза
Aralia cordata + - - - + ослаблено
Aristolochia manshuriensis - - - Цветение отсутствует + ослаблено
Arnica alpina + ускорен- ный + Образуют полноценные семена + высокое
Calipso bulbosa - - - Цветение отсутствует + ослаблено
Cochlearia danica + + + Образует самосев + высокое
Cypripedium calceolus - - - Цветение отсутствует + ослаблено
Dioscorea nipponica + + + Образуют полноценные семена + высокое
Paeonia lactiflora + + + Образуют полноценные семена + высокое
Paeonia tenui-folia + + + Образуют полноценные семена + высокое
Prinsepia sinensis + - + Цветет, но семян не образует + ослаблено
Pulsatilla vulgaris + + + Образуют полноценные семена + высокое
Pulsatilla pratensis + + + Образуют полноценные семена + высокое
Rhodiola rosea + + + Образуют полноценные семена + высокое
Stemmacantha carthamoides + + + Образуют полноценные семена + высокое
Stipa pennata + + + Образуют полноценные семена + высокое
Taxus baccata - - - - + хорошее
Cotoneaster lucidus + - - Цветет и плодоносит в благоприятные годы + высокое
На основании данных табл. 2 нами выявлено соотношение исследованных растений по группам интродукционной устойчивости редких и исчезающих видов растений. В целом полученные результаты свидетельствуют о достаточно высокой устойчивости редких видов России в условиях Удмуртской Республики. Большая часть видов (61,1 % от общего числа) принадлежат к III и IV группам интродукционной устойчивости по шкале Н.В. Трулевич [14] (табл. 3).
Таблица 3
Распределение исследованных видов по группам интродукционной устойчивости
Неустойчивые растения (I) Слабоустойчивые растения (II) Устойчивые растения (III) Высокоустойчивые растения (IV)
Aralia cordata Cypripedium calceolus Calipso bulbosa Aristolochia manshuriensis Cotoneaster lucidus Taxus baccata Prinsepia sinensis Arnica alpina Dioscorea nipponica Paeonia tenuifolia Paeonia lactiflora Pulsatilla vulgaris Pulsatilla pratensis Rhodiola rosea Stemmacantha arthamoides Taxus baccata Stipa pennata Cochlearia danica
Большинство изученных видов (55,6 % от общего числа) достаточно быстро и хорошо приспособилось к условиям культуры: ежегодно проходят все фазы фенологического развития, образуют нормально развитые семена. Данные виды отнесены нами к III группе устойчивых растений. К группе высокоустойчивых растений (IV группа) нами отнесен только 1 вид - Cochlearia danica, поскольку именно он интенсивно размножается в условиях культуры, образуя обильный самосев.
Среди слабоустойчивых растений (II группа) можно отметить такие виды, как Aristolochia manshuriensis, Cotoneaster lucidus, Prinsepia sinensis и Taxus baccata. Следует указать, что Prinsepia sinensis плохо адаптируется к условиям открытого культурного комплекса, поэтому для данного вида для повышения эффективности интродукционного опыта необходимо подбирать местообитания, максимально приближенные к естественным ценозам. В условиях культуры Aristolochia manshuriensis характеризуется достаточно высоким жизненным состоянием, но за период исследования нами не отмечено цветения у данного вида. Что касается Cotoneaster lucidus, то этот вид в условиях культуры цветет и плодоносит, но характеризуется невысокой зимостойкостью, что значительно снижает его интродукционную устойчивость в условиях культуры.
К неустойчивым растениям (I группа) нами отнесены 3 вида: представители семейств Araliaceae и Orchidaceae. Однако нужно отметить, что Cypripedium calceolus и Calipso bulbosa вовлечены в ин-тродукционный эксперимент недавно (табл. 1) и, возможно, процесс акклиматизации к новым эда-фоклиматическим условиям продолжается, тогда как другой вид - Aralia cordata возделывается в Ботаническом саду довольно длительное время, но характеризуется достаточно низкими показателями жизненного состояния.
С 2009 г. в течение последних двух лет в Ботаническом саду УдГУ проводятся работы по созданию генетического банка in vitro. На данный момент коллекция in vitro редких растений России представлена 2 видами (Pulsatilla pratensis, Stipa pennata). На наш взгляд, сохранение коллекций in vitro необходимо рассматривать как важнейший дополнительный метод в комплексе мер сохранения растений ex situ, где особое внимание должно быть уделено генетической репрезентативности и сохранению генетической чистоты таксонов, сохраняемых in vitro.
Заключение
Таким образом, в результате интродукционного исследования в условиях Удмуртской Республики выявлено, что большинство редких растений России (55,6 % от общего числа) относятся к группе интродукционно-устойчивых растений, что свидетельствует о перспективности дальнейшего изучения растений, возможности их сохранения, поддержания и возобновления в условиях культуры. Надежному сохранению редких видов растений в условиях культуры будет способствовать ком-
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
плексное исследование вида с использованием разных научно-методических подходов, которые дают возможность более полного изучения их биологии и экологии.
Работа выполнена при финансовой поддержке № РНП. 2.2.3.1. 3997 ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» и № РНП 2.2.3.1/3578 ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», а также научно-исследовательской работы «Оценка состояния редких и исчезающих видов растений и животных с созданием локальной сети особо охраняемых природных территорий в Удмуртской Республике (2005-2009 годы)» (Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды УР).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Глобальная стратегия сохранения растений. BGCI: Richmond, U.K., 2002. 16 с.
2. Баранова О.Г. Охрана фиторазнообразия в Удмуртской Республике: история создания Красной книги, современное состояние и задачи // Проблемы Красных книг регионов России: материалы межрегион. науч.-практ. конф. Пермь, 2006. С. 125-128.
3. Баранова О.Г. Концептуальные основы охраны редких растений в Удмуртской Республике // Научные исследования как основа охраны природных комплексов заповедников и заказников: материалы Всерос. на-уч.-практ.конф. Киров, 2009. Вып. 1. С. 15-19.
4. Агроклиматические ресурсы Удмуртской АССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 115 с.
5. Удмуртская Республика: энциклопедия / гл. ред. В.В. Туганаев. Ижевск: Удмуртия, 2000. 800 с.
6. Красная книга Российской Федерации. М.: КМК, 2008. 854 с.
7. Дедюхина О.Н., Баранова О.Г. Начало работы по интродукции дикорастущих многолетних травянистых растений флоры Удмуртии в Ботаническом саду Удмуртского государственного университета // Штро-дукщя та захист рослин у боташчних садах та дендропарках: матерiали Междун. науч. конф. Донецьк: ООО «Юго - Восток, Лтд», 2006. С. 49 - 51.
8. Баранова О.Г., Дедюхина О.Н., Крамарь О.А., Яговкина О.В., Якупова О.Е. Биологические особенности и перспективы использования в культуре некоторых редких видов растений природной флоры Удмуртии // Вестн. Удм. ун-та. Сер. Биология 2007. № 10. С. 17-30.
9. Баранова О.Г., Яговкина О.В. Обсуждение начальных этапов интродукции Pulsatilla flavescens в Ботаническом саду Удмуртского университета // Изв. СамНЦ РАН. 2008. Т. 10 (24), № 2. С. 380-388.
10. Яговкина О.В., Баранова О.Г. Исследование эколого-биологических особенностей некоторых видов рода Pulsatilla Mill. в Удмуртии // Учен. зап. КГУ. Сер. Естественные науки. 2009. Т.151, кн 4. С. 12-24.
11. Правила сбора редких и находящихся под угрозой исчезновения видов растений // Бюл. Гл. бот. сада. 1981. Вып. 119. С. 94-96.
12. Русанов Ф.Н. Метод родовых комплексов в интродукции растений и его дальнейшее развитие // Бюл. Гл. бот. сада, 1971. Вып. 81. С. 15-20.
13. Дюрягина Г.П. К методике интродукции редких и исчезающих растений // Бот. журн. 1982. Т. 67, №5. С. 679-687.
14. Трулевич Н.В. Эколого-фитоценотические основы интродукции растений. М.: Наука, 1991. 216 с.
15. Дедюхина О.Н. Создание искусственных лесостепных ассоциаций в Ботаническом саду Удмуртского государственного университета // Степи Северной Евразии: материалы V междунар. симп. / под ред. А. А. Чи-билева. Оренбург, 2009. С. 270-273.
16. Баранова О.Г., Дедюхина О.Н., Яговкина О.В. Стратегия создания и сохранения коллекционного фонда редких и исчезающих растений в Ботаническом саду Удмуртского университета // Вестн. Удм. ун-та. Сер. Биология. Науки о Земле. 2010. Вып. 2. С. 48-54.
17. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Новосибирск: Наука, 1974. 154 с.
18. Методика фенологических наблюдений в ботанических садах СССР. М.: ГБС АН СССР, 1975. 27с.
19. Методические указания по семеноведению интродуцентов. М.: Наука, 1980. 64 с.
20. Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Бот. журн. 1974. Т 59, №6. С 826-831.
21. Горбунов Ю.Н., Дзыбов Д.С., Кузьмин З.Е., Смирнов И.А. Методические рекомендации по реинтродукции редких и исчезающих видов растений (для ботанических садов). Тула: Гриф и К, 2008. 56 с.
22. Изучение редких растений в условиях реинтродукции: учеб.-метод. рук. / сост. О.Г. Баранова, О.Н. Дедю-хина, О.В. Яговкина. Ижевск, 2008. 53 с.
23. Тихонова В.Л. Интродукция и реинтродукция растений как один из путей сохранения компонентов редких растительных сообществ // Охрана редких растительных сообществ / ВНИИ охраны природы. М., 1982. С. 60-67.
24. Список редких и исчезающих видов высших растений, лишайников, грибов и животных, занесенных в Красную книгу Удмуртской Республики // «О Красной книге Удмуртской Республики: постановление Правительства Удмуртской Республики № 31 от 5.03.2007». Собрание законодательства Удмуртской Республики. 2007. №11.
Поступила в редакцию 15.10.11
O. V. Yagovkina, O.N. Deduykhina
Preservation of rare plant species of Russia in the Udmurt university botanical garden
Introduction research of rare and vanishing plant species of Red Data Book of Russia have been carried out in the Udmurt university Botanical garden in the course of 5 years. The article covers the preliminary results on the introduction stability of this plant group.
Keywords: rare plant, introduction, Red Databook, in vitro, ex situ.
Яговкина Ольга Владимировна, зам. директора Ботанического сада ГОУВПО «Удмуртский государственный университет»
426034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1 E-mail: [email protected]
Дедюхина Ольга Николаевна, инженер Ботанического сада ГОУВПО «Удмуртский государственный университет»
426034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1 E-mail: [email protected]
Yagovkina O.V., vice head of Botanical garden Udmurt State University
462034, Russia, Izhevsk, Universitetskaya str., 1/1 E-mail: [email protected]
Dedukhina O.N., evgineer of Botanical garden. Udmurt State University
462034, Russia, Izhevsk, Universitetskaya str., 1/1 E-mail: [email protected]
