Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биолого-морфологический анализ некоторых представителей трибы Loteae семейства Leguminosae

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Цуцупа, Татьяна Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.;.

ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРИБЫ LOTEAE.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА 3. ОПИСАНИЕ ОНТОМОРФОГЕНЕЗА И АНАТОМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ВЕГЕТАТИВНЫХ ОРГАНОВ ИССЛЕДОВАННЫХ ВИДОВ ТРИБЫ LOTEAE.

3A.Acmispon.

A. americanus.

3.2. Anthyllis.

A. vulneraría.

33.Dorycnium.

D. graecum.

D. pentaphyllum; D. hirsutum.

3.4. Hymenocarpos.

H. circinnatus subsp. nummularius.

3.5. Hippocrepis.

H. emerus subsp. emeroides.

3.6. Lotus.

L. angustissimus.

L. hispidus.

L. edulis.

L. pedunculatus

3.7. Ornithopus.

O. sativus.

3.8. Securigera.

S. securidaca.

S. varía.

3.9. Tripodion.

Т. tetraphyllum.

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Биоморфологическая и экологическая характеристика исследованных видов трибы Loteae.

4.2. Закономерности онтоморфогенеза.

4.3.Особенности анатомического строения разновозраст ных особей.

4.4. О возможности практического использования результатов ис следования.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биолого-морфологический анализ некоторых представителей трибы Loteae семейства Leguminosae"

Одним из важных фундаментальных подходов к исследованию биологического разнообразия цветковых растений является анализ спектра жизненных форм в пределах конкретного таксона. При этом особого внимания заслуживает комплексное изучение биолого-морфологических признаков с учетом их функциональной обусловленности и онтогенетической динамики (Серебрякова, 1972 и др.).

Известный интерес в этом отношении вызывает триба Loteae семейства Leguminosae, виды которой широко распространены в Старом и Новом Свете и представлены как древесными, так и травянистыми биоморфами. Изучение закономерностей становления биоморф в онтогенезе, сравнительный анализ их организации помогут определить общие черты и основные тенденции в структурной эволюции вегетативных органов у представителей данной трибы. Такой подход оказался весьма перспективным в некоторых других группах цветковых растений (Барыкина, 1975, 1979, 1995; Серебрякова, Полын-цева, 1977 и др). Результаты сравнительно-анатомического анализа вегетативных органов отдельных видов позволяют дать развернутую их биоморфологическую характеристику, что послужит дополнительным материалом для уточнения систематики и родственных связей внутри трибы, которые до сих пор вызывают определенные разногласия (Polhill, 1981; Greuter et al.,1989; Lassen, 1989; Соколов, 1998). В связи с этим исследование закономерностей становления разнообразных биоморф в онтогенезе особей в пределах данной группы представляется нам весьма актуальным.

Сравнительный анализ морфологических признаков с учетом экологических особенностей видов важен также для оценки их адаптивных возможностей и для обоснования перспективности их интродукции (Пленник, 1976). В трибе Loteae немало хозяйственно ценных видов: кормовых, медоносных, декоративных и др. (Медведев, Сметанникова,1981).

Цель и задачи исследования. Основная цель работы состояла в изучении разнообразия жизненных форм у 15 представителей трибы Loteae, закономерностей их становления в онтогенезе особи, в выявлении признаков, которые могут быть использованы в качестве диагностических, и установлении перспективных видов для интродукции в Средней полосе Европейской России. Для этого были поставлены следующие задачи: изучить динамику изменений в онтогенезе морфолого-анатомического строения вегетативных органов у разных видов в сравнении, охарактеризовать возрастные состояния особей;

- описать жизненные формы с учетом структуры подземных и надземных органов и установить их экологическую приуроченность;

- оценить таксономическое значение признаков вегетативной сферы растений и возможности их использования для диагностики отдельных видов;

- изучить закономерности онтоморфогенеза и особенности структурной адаптации некоторых видов в условиях интродукции (в пределах Орловской области);

- составить ключ для определения изученных видов на ранних этапах онтогенеза;

- выявить виды, для возможного использования в сельскохозяйственном производстве Орловской области.

Научная новизна работы. Впервые на основании результатов детального морфолого-анатомического анализа вегетативных органов у 15 видов трибы Loteae охарактеризованы жизненные формы, установлены закономерности их онтоморфогенеза, изучен ритм сезонного развития ассимилирующей поверхности, выявлены экологические группы и возможные отклонения в большом жизненном цикле при интродукции в условиях Орловской области. Полученный фактический материал по проросткам позволил опровергнуть представление K.J. Dormer (1945, 1946) о редукции плюмулы у некоторых (в том числе изученных нами) представителей данной трибы. Впервые у однолетников было обнаружено явление геофилии. Расширен набор признаков, которые могут быть использованы в систематике трибы; составлен оригинальный ключ для определения видов по особенностям морфолого-анатомического строения в фазе всходов и ювенильных растений.

Практическая значимость. Результаты онтоморфогенетического анализа позволили уточнить родственные связи отдельных родов внутри трибы (в частности АтИу1Ш и НутепосагроБ). Новый фактический материал может быть использован при дальнейшей ревизии системы трибы, составлении региональных «Биологических Флор» и Определителей растений, в геоботанических исследованиях, в вузовских курсах по морфологии, анатомии и систематики растений. Составленный ключ для определения видов окажется полезным агрономам, селикционерам, семеноводам, растениеводам, интродук-торам, а так же ботаникам разного профиля. Данные по онтоморфогенезу и ритму развития позволяют прогнозировать успешное введение отдельных видов в культуру. Так, йогустит graecum рекомендован автором для выращивания в Орловской области на эродированных почвах (Цуцупа, 2002).

БЛАГОДАРНОСТИ

Я глубоко признательна Р.П. Барыкиной, приложившей немало усилий для того, что бы развить во мне мышление анатомо-морфологического плана. Ее интерес и внимание к работе поддерживали меня в исследовательских начинаниях и были очень важны для меня. Я глубоко благодарна Д.Д. Соколову и Т.Е. Краминой за поддержку на всех этапах работы, обсуждение ее основных положений и критические замечания по тексту рукописи. Я признательна всем коллегам, передавшим мне свои образцы семян представителей Ьо(еае. Кроме того, выполнение работы было бы невозможно без содействия руководства и сотрудников отечественных гербариев. Я очень благодарна за поддержку и терпение своим родителям, мужу и дочерям.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Цуцупа, Татьяна Анатольевна

ВЫВОДЫ

1. Спектр жизненных форм у 15 изученных представителей трибы Loteae (семейства Leguminosae) в соответствии с системой И.Г. Серебрякова (1962) включает 10 биоморф, относящихся к 4 основным типам: кустарники, полукустарники, поликарпические и монокарпические травы. Характер жизненных форм на протяжении ареала у преобладающего большинства видов довольно стабилен. Лишь немногие виды в условиях культуры меняют биоморфу (Acmispon americanus, Lotus edulis).

2. По ритму развития ассимилирующей поверхности в условиях средней полосы России представители трибы подразделяются на весенне-летнезеленые (10 видов) и летне-зимнезеленые (5 видов); часть видов, относящихся в культуре к первому типу, в условиях естественных фитоценозов являются весеннезеленые1

3. Среди изученных представителей трибы четко прослеживаются 3 экологические группы: ксеромезофиты (6 видов), мезоксерофиты (5 видов) и световые мезофиты (4 вида).

4. При наличии широкого спектра жизненных форм взрослых растений у изученных видов трибы Loteae на ранних стадиях онтогенеза прослеживаются общие черты: крупный, изогнутый, дифференцированный на основные органы зародыш, гипокотилярное прорастание, раннее формирование смешанной корневой системы, образование клубеньков с азотофиксирующими бактериями, заложение в пазухах семядолей сериальных почек.

5. Наши данные не подтвердили мнение Dormer (1945) о редукции терминальной почечки и главного побега у проростков части представителей трибы Loteae, в том числе и у Securigera securidaca.

6. Стабилизация основных признаков жизненных форм у кустарников, полукустарников и травянистых поликарпиков происходит с переходом растений в репродуктивную фазу развития, у большинства однолетников и многолетних трав — в конце виргинильного периода.

7. Онтогенетические изменения микроструктуры вегетативных органов - в основном количественные. Лишь в отдельных случаях качественно меняется характер стелы, нодальная структура, экологический тип листа.

8. Как многолетним, так и однолетним представителям трибы Loteae свойственны черты геофилии. Заглубление главного побега в результате кон-трактильной деятельности корней у однолетников, впервые установленное нами, следует рассматривать в качестве адаптивного признака, сохранившегося от их предковых многолетних форм.

9. В качестве диагностических признаков в трибе Loteae большое значение имеют следующие впервые установленные нами морфолого-анатомические особенности растений на ранних этапах онтогенеза: наличие семядольной трубки, форма и размеры семядолей, очертания поперечного сечения черешков, расположение и число в них проводящих пучков, строение первого ювенильного листа, тип трихом и эмергенцев, длина гипокотиля, архность ксилемы главного корня.

10. Анализ оригинальных и литературных данных об архности главного корня проростков подтверждает представления о близком родстве между родами Hymenocarpos и Anthyllis и рода Tripodion с родами Lotus и Dorycnium.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Цуцупа, Татьяна Анатольевна, Москва

1. Абипов К. Строение зародыша и проростков 3 подвидов Phaseolus aureus (Roxb.) Piper // Вестн. Ленингр. ун-та. 1970. № 15. С. 45-55.

2. Акулова З.В. К вопросу о путях морфологической эволюции в роде Anthyllis L. // Тр. 7 Конф. молодых ученых Бот. ин-та, Ленинград, апрель 1984. Деп. в ВИНИТИ 10.10.1985, № 6519-85. С. 29-36.

3. Акулова З.В. Род Anthyllis L. Язвенник во флоре СССР: систематика, морфология и практическое значение: Автореф. дис. канд. биол. наук. Л., 1986. 20 с.

4. Акулова 3. В. Онтогенез и некоторые биологические особенности видов рода Anthyllis L., выращиваемых в Ленинградской области // Растительные ресурсы. 1994. Т. 30, вып. 3. С. 25-34.

5. Акулова З.В., Т.В. Кузнецова, Д.Д. Соколов. О строении соцветий в роде Anthyllis (Papilionaceae,Loteae) II Бот. журн. 2000. т. 85, №1. С.12-25.

6. Артюшенко З.Т., Федоров Ал. А. Атлас по описательной морфологии высших растений. Плод. Л.: Наука, 1986. 392 с.

7. Баранов М.П. Анатомо-морфологическое строение зародышей и проростков трех сортов Vigna senensis Endl. // Вестник Ленингр. ун-та. 1970. №3. С. 47-54.

8. Барыкина Р.П. Особенности образования корневых отпрысков у белой акации (Robinia pseudoacacia L.) // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1958. Т.63, вып. 4. С. 57-71.

9. Барыкина Р.П. Трансформация жизненных форм в семействах Ranun-culaceae и Berberidaceae // Тр. XII Междунар. бот. конгр. Л.: Наука, 1975. Т. I. С. 243.

10. Барыкина Р.П., Гуланян Т.А., Чубатова Н.В. К вопросу о направлении эволюции жизненных форм в роде Aconitum L.// Бюлл. МОИП. Отд. биол. 1977. Т. 82, вып.З. С. 114-119.

11. Барыкина Р.П. Жизненные формы пионов и возможные пути их структурной эволюции // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 16, Биол. 1979. №2. С. 14-26.

12. Барыкина Р.П., Чубатова Н.В., Алгадаева Г.О. Структурная адаптация подушковидных растений к условиям высокогорья на примере Paraquilegia grandiflora (Ranunculaceae) // Вест. Моск. ун-та. Сер. 16, Биол. 1991. №1. С. 47-54.

13. Барыкина Р.П. Морфолого-экологические закономерности соматической эволюции в семействе ¡лютиковых (Ranunculaceae Juss.). — Авто-реф. дис. д-ра. биол. наук. М., 1995. 46 с.

14. Беленький В.К. Сераделла. Орел, 1939. 85с.

15. Борисова И.В. Ритмы сезонного развития степных растений и зональных типов степной растительности Центрального Казахстана. В кн.: Биология и экология растений целинных районов Казахстана // Тр. Бот. ин-та АН СССР. Сер.З, Геоботаника. 1965. С. 64-99.

16. Васильева Л.И. Род 'вязель Coronilla L., род 'сераделла - Ornithopus L. // Флора европейской части СССР. Л.: Наука, 1987. Т.6. С. 15-24, 120-123.

17. Васильченко И.Т. О значении морфологии прорастания семян для систематики растений и истории их происхождения // Тр. Бот. ин-та АН СССР. Сер.7. 1936. ч. 3.

18. Васильченко И.Т. Морфология прорастания бобовых в связи с их систематикой и филогенией // Тр. Бот. ин-та АН СССР. Сер 1. 1937. Ч. 4. С. 347-425.

19. Васильченко И.Т. О филогенетическом значении морфологии прорастания у зонтичных (Umbelliferae). Сов. ботаника, 1941. №З.С. 30-41.

20. Васильченко И.Т. Всходы деревьев и кустарников. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1960.301 с.

21. Васильченко И.Т. Определитель всходов сорных растений. Л.: Колос, 1979.342 с.22