Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Дикорастущие родичи культурных растений сем. РОАСЕАЕ и вопросы их сохранения IN SITU на примере поймы р. Луги Ленинградской области

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Дикорастущие родичи культурных растений сем. РОАСЕАЕ и вопросы их сохранения IN SITU на примере поймы р. Луги Ленинградской области"



О-ч

о4

-5s-

На правах рукописи

ФУНТОВА Вера Геннадьевна

ДИКОРАСТУЩИЕ РОДИЧИ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ СЕМ.РОАСЕАЕ И ВОПРОСЫ ИХ СОХРАНЕНИЯ IN SITU НА ПРИМЕРЕ ПОЙМЫ Р ЛУГИ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 03.00.05 - Ботаника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па соискание ученой степени кандидата биологаческих наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1998

Диссертационная работа выполнена в отделе интродукции и систематики Всероссийского научно-исследовательского иисипуха растениеводства имени Н. И. Вавилова в 1995-1997 гг.

Научный руководитель - доктор биологических наук Л.Е.Горбатенко.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Н.ИДзюбенко; кандидат биологических наук ВЛ.Ухачева.

Ведущее учреждение - Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет.

Зашита диссертации состоится « 3 » — 1998 г. в

7 7 час. на заседании диссертационного совета Д 020.18.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства имени Н. И. Вавилова по адресу: 190000, Санкт-Петербург, ул.Болыпая Морская, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института

растениеводства имени Н. И. Вавилова.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.И.Бурешш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы особое внимание уделяется сохранению генофонда культурных растений и их дикорастущих родичей in situ (в естественных местообитаниях). Преимущество данной стратегии перед сохранением ex situ (вне естественных местообитаний видов) заключается в возможности поддержания непрерывного естественного хода эволюционных процессов. Она позволяет обеспечить относительно более легкое сохранение ряда дикорастущих родичей культурных растений, таксонов со сложной структурой, видов, сохранение которых ex situ очень трудоемко и дорого (Blixt, 1994; Maxted, FordLloyd, Hawkes, 1997).

Дикорастущие родичи культурных растений (ДРКР) - это эволю-ционно-генетически близкие к культурным растениям виды естественной флоры. Генофонд ДРКР представляет собой важный резерв, используемый в селекционной работе для создания новых и улучшения уже существующих сортов. В связи с этим необходимо сохранить все генетическое разнообразие дикорастущих родичей культурных растений (Охрана дикорастущих..., 1985; Природный генофонд..., 1986).

Важнейшей группой ДРКР в России являются злаковые кормовые растения. Для создания кормовой базы в различных экологических условиях требуется большое разнообразие видов и сортов злаковых трав (Программа..., 1976). Велико значение пойменных луговых экосистем как источника дикорастущих популяций для создания высокоурожайных и устойчивых к длительному затоплению районированных сортов многолетних злаков (Вавилов, 1935; Природные сенокосы и пастбища, 1963; Юркевич, 1981; Размещение сенокосов..., 1985).

Пойма р.Луги отличается значительными луговыми площадями, часть которых входит в состав Шалово-Перечицкого заказника (Очерки растительности..., 1992), поэтому данный район является наиболее перспективным для изучения разнообразия ДРКР сем.Роасеае в связи с вопросами их сохранения in situ в Ленинградской области.

Цели и задачи исследований. Цель работы состояла в изучении видового. популяционно-ценотического и популяционно-морфологического разнообразия дикорастущих родичей культурных растений сем.Роасеае в луговых сообществах поймы р.Луги Ленинградской области в связи с вопросами сохранения in situ генофонда этих видов. В задачи исследования входило:

• изучить эколого-фитоценотическое разнообразие луговой растительности поймы р.Луги;

• выявить встречаемость, широту экологической амплитуды и совместную встречаемость ДРКР на пойменных лугах р.Луги;

• определить степень постоянства ДРКР в различных экологических условиях;

• охарактеризовать фитоценотическую роль ДРКР в пойменных луговых сообществах;

• выявить изменчивость морфологических признаков наиболее широко распространенных ДРКР в различных экологических условиях;

• оценить репрезентативность Шалово-Перечицкого заказника для сохранения in situ ДРКР и выделить в пойме р Луги луговые массивы с наибольшим разнообразием ДРКР и типов местообитаний, в которых виды встречаются;

• охарактеризовать степень антропогенного загрязнения окружающей среды в районе исследований.

Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые за последние 30 лет проведено геоботаническое исследование пойменной растительности высокого и среднего уровня среднего течения рЛуги Ленинградской области. Составлена эколого-фитоценотическая классификация луговой растительности, которая позволяет оценить разнообразие растительных сообществ и типов местообитаний, к которым они приурочены, на данной территории.

В составе луговых фитоценозов выявлено 23 вида ДРКР сем.Роасеае и охарактеризованы их встречаемость, экологическая амплитуда, степень совместной встречаемости, фитоценотическая роль в районе исследований. Установлена изменчивость встречаемости, проективного покрытия ДРКР сем.Роасеае в различных условиях среды, а для 8 видов изменчивость морфологических признаков.

Выявлены луговые массивы, отличающиеся разнообразием ДРКР сем.Роасеае и типов местообитаний, в которых они встречаются. Оценена репрезентативность Шалово-Перечицкого заказника для сохранения in situ ДРКР сем.Роасеае в пойме рЛуги Ленинградской области. Охарактеризована степень антропогенного загрязнения окружающей среды в пойме рЛуги (на примере содержания бенз(а)пирена в почве и растительности).

В коллекцию ВНИЙР им.Н.Й.Вавилова передано 24 образца семян Alopecurus pratensis, Dactylis glomerata, Phleum pratense, собранных в пойменных луговых сообществах рЛуги.

Апробация работы. Результаты исследований обсуждались на конференциях молодых ученых и аспирантов ВИР (1995-1997 гг.), на VI молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге (1997г.). По материалам диссертации опубликованы 2 научные статьи и 3 находятся в печати.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 245 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений и рекомендаций и 5 приложений; включает 57 рисунков и 30 таблиц. Список использованной литературы содержит 265 наименований, в том числе 50 иностранных источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Сохранение in situ генофонда растительных ресурсов

В соответствии с определением сохранения in situ (Convention..., 1993) и на основании анализа литературных данных мы предлагаем выделять два подхода сохранения in situ культурных растений и их дикорастущих родичей в зависимости от особенностей охраняемого объекта: сохранение дикорастущих растений в естественных экосистемах (in nature) и сохранение культивируемых растений в сельскохозяйственных экосистемах (in agro). Каждый из двух типов экосистем требует особых теоретических и методических подходов к использованию стратегии сохранения in situ растительных генетических ресурсов.

В данной главе также освещена проблема сохранения in situ ДРКР: рассмотрены подходы к отбору растительных объектов для охраны и теоретические основы создания охраняемых природных территорий (ОПТ).

Объект, условия и методы исследований

Объектами изучения были виды дикорастущих родичей культурных растений сем.Роасеае, произрастающие на пойменных лугах высокого и среднего уровня р.Луги Ленинградской области.

При проведении полевых работ по изучению видового разнообразия ДРКР сем.Роасеае и их фитоценотической роли в луговых сообществах поймы р.Луги Ленинградской области использовалась общепринятая методика геоботанических исследований (Полевая геоботаника, 1959-1976). Изучение луговой растительности проводилось рекогносцировочным и детальным маршрутными методами.

В результате маршрутного рекогносцировочного обследования изучаемой территории в июне-августе 1995 г. было выявлено, что основные площади естественных лугов сосредоточены в среднем течении реки. В этом районе около г.Луги находится Шалово-Перечецкий заказник, на территории которого имеются обширные массивы пойменных лугов.

Детальное маршрутное геоботаническое исследование проводилось в июне-августе 1996-1997 гг. в среднем течении рЛуги (от г.Луги до п.Болыной Сабек) на ключевых участках, характеризующихся значительной площадью естественных кормовых угодий. В данном районе было исследовано 36 луговых массивов и сделано 314 геоботанических описаний.

Для изучения популяционно-морфологического разнообразия ДРКР сем. Роасеае в разных экологических условиях в соответствии с рекомендациями отдела кормовых культур ВНИИР им.Н.И.Вавилова были отобраны образцы 8 видов ДРКР. Образцы Phleum pratense (1110 растений) были взяты в 21 луговом массиве, Dactylis glomerata (840 растений) - в 16, Aiopecurus pratensis (960 растений) - в 15, Festuca pratensis (480 растений) - в 12, Festuca rubra (330 растений) - в 9, Agrostis

tenuis (450 растений) - в 9, Bromopsis inermis (240 растений) - в 8, Festuca arundinacea (150 растений) - в 5 луговых массивах.

Для оценки антропогенного воздействия на состояние окружающей среды в районе поймы рЛуги Ленинградской области было отобрано 42 образца почв и растительности в различных частях поймы рЛуги (Методические указания по отбору проб из объектов внешней среды..., 1976).

Статистическую обработку полученных данных проводили методами одномерной и многомерной статистики на ПЭВМ типа IBM-486 с использованием пакетов прикладных программ Systat, NTSys, ANBANK, Excel 5.0.

Классификация луговой растительности высокого и среднего уровня поймы рЛуги на участке среднего течения в Ленинградской области

Выявление полного флористического состава и количественного соотношения (проективное покрытие) между видами фитоценоза в результате применения геоботанических методик позволяет оценить видовое разнообразие ДРКР сем.Роасеае, их ресурсы, дать экологическую характеристику местообитаний на основе индикаторной роли растений, судить о взаимосвязи компонентов сообщества между собой и с условиями существования.

В результате обработки 314 геоботанических описаний растительных сообществ с использованием доминантного подхода и на основе эколого-морфологических принципов была разработана фитоцено-тическая классификация пойменных лугов высокого и среднего уровня рЛуги (на участке среднего течения в Ленинградской области). Эколо-го-фитоценотический подход к классификации растительности развивался в работах АЛ.Шенникова, В.Н.Сукачева, Е.МЛавренко и в настоящее время широко используется в России (Александрова, 1969). Данный подход был применен А.П.Шенниковым (1941) к классификации луговой растительности и получил развитие в работах Е.П.Матвеевой (1960,1964). Разработанная нами классификация основана на положениях Е.П.Матвеевой (1964). Были выделены следующие классификационные единицы: группы классов формаций, классы формаций, группы формаций, формации, группы ассоциаций, ассоциации.

В изучаемом районе наиболее широко распространены обедненные олиго-психромезофитные и псаммомезофитные луга и настоящие мезофитные луга, соответственно 36% и 28% от общего числа описаний, которые встречаются в 31 и 30 местонахождениях. Они характеризуются и высоким типологическим разнообразием, в обоих классах насчитывается по 10 формаций (табл. 1).

Высокой встречаемостью отличаются в основном крупно- и мелкозлаковые луга с доминированием ДРКР сем.Роасеае: дву-кисточниковая, кострецовая, пырейная, лисохвостная, красноовсянице-вая, ежовая,

Таблица 1. Разнообразие и встречаемость формаций в районе среднего течения р.Луги Ленинградской области

Класс формаций Группа формаций Формация Число описаний Число луговых массивов

лугоовсяницевая 3 2

тростниковоовсяницевая 4 3

крупнозлаковая тимофеечная 4 4

настоящие ежовая 23 13

мезофитные косгрсцовая 27 13

луга пырспная 16 10

крупнобобовая луговоклеверная 2 2

низкобобовая ползучеклеверная 4 3

крупнораэнотравная гераниевая 3 3

борщевиковая 1 1

красноовсяннцевая 25 15

мелкозлаковая тонкополевщевая 50 22

трясунковая 12 6

обедненные коросгавниховая 4 4

олиго-психро- крупноразнотравная козельцов ая 1 1

мезофитные и васильковая 9 8

псаммомезофит- подмаренниковая 1 1

ные луга букашниковая 1 1

мелкоразнотравная калгановая 6 2

тысячелистников ая 4 2

крупнозлаковая наземновейншсовая 5 5

бедные мелкозлаковая овечьеовсяницевая 3 3

мезопсаммофит- крупноразнотравная полынная 2 2

ные луга мелкоразнотравиая ястребинковая 3 3

лапчатковая 1 1

гидромезофит- крупнозлаковая лисохвостная 44 15

ные луга двукисточншсовая 18 12

крупноразнотравная вероншсовая 2 1

крупнозлаковая щучков ая 28 12

оксиломезофит- сероваговейниковая 1 1

ные луга низкозлаковая со бачьеполевицев ая 2 2

крупноразнотравная таволговая 5 4

тонкополевицевая формации, что подтверждается литературными данными (Богдановская, 1927; Солоницына, 1931; Папкова, 1930; Ниценко, 1959,194; Прижуков, 1964).

Составленная классификация луговой растительности позволяет оценить как разнообразие растительного покрова, так и разнообразие типов местообитаний. В районе исследований можно выделить три иерархически подчиненных ранга типов местообитаний: первый описывается группами классов формаций, второй - классами формаций, третий - группами ассоциаций (табл. 2).

Группы классов формаций характеризуют местообитания по их приуроченности к экологическим зонам и высотным уровням поймы.

Классы формаций отражают разнообразие экологических условий внутри высотных уровней различных зон поймы. Их название определяется экологической характеристикой доминантов формаций, встречающихся в данных условиях.

Группы ассоциаций характеризуются сходным составом и соотношением роли видов, сопутствующих доминантам ассоциаций и принадлежащих к одной и той же экологической группе (свите). В экологические группы нами были внесены не все 228 видов, выявленные нами в луговых фитоценозах исследованного района, а характерные виды с довольно узким экологическим ареалом, часто обильно встречающиеся в данном типе местообитаний. При экологической оценке видов была использована их экологическая характеристика, приведенная в работах АЛ.Шенникова (1941, 1964), Л.Г.Раменского и др. (1956), А.А.Ниценко (1959), Е.П.Матвеевой (1964) и др.

Название экологическая группа получила по наиболее характерному и часто встречающемуся виду, в основном по А.А.Ниценко (1959): ястребинковая (Hieracium pilosella L.), короставниковая (Knautia arvensis (L.) Coult.), калгановая (Potentilla erecta (L.) Raeusch), васильковая (Centaurea jacea L.), гераниевая (Geranium pratense L.), лисохвостная (Alopecurus pratensis L.), таволговая (Flipendula ulmaria (L.) Maxim.), чистая злаковая. Последняя группа была выделена для того, чтобы подчеркнуть ярковыраженное доминирование вида, а также небольшую роль содоминанта ассоциации, в том случае, если он присутствовал. Экологическое содержание данной группы определяется экологической характеристикой доминанта, который введен нами в одну из 7 описанных выше групп.

Важным условием сохранения генофонда ДРКР является выявление закономерностей их видовой, популяционно-ценотической и попу-ляционно-морфологической изменчивости в различных экологических условиях, что позволяет установить ранг типов местообитаний, на уровне которого следует проводить охранные мероприятия. На этой основе можно оценить репрезентативность существующих охраняемых природных территорий, а также научно обосновать выбор и разработать режим использования новых резерватов.

Таблица 2!'Классификационные единицы, характеризующие типы местообитаний пойменных лугов среднего течения рЛуги

Группа классов формаций Класс формаций Группа ассоциаций

луга высокого уровня совмещенных приречной и средней зон поймы бедные мезопсаммофитные луга ястребинковая короставниковая

обедненные олиго-психромезофитные и псаммомезофитные луга ястребинковая короставниковая калгановая васильковая гераниевая чистая злаковая

луга среднего'уровня совмещенных приречной и средней зон поймы настоящие мезофитные Л}га ястребинковая короставниковая васильковая гераниевая лисохвостная таволговая чистая злаковая

гидромезофитные луга васильковая гераниевая лисохвостная чистая злаковая

луга среднего уровн^ совмещенных средней и притеррасной '¡онпонм.ы оксиломезофитные луга васильковая гераниевая лисохвостная таволговая чистая злаковая

Встречаемость и фитоценотическая роль ДРКР сем.Роасеае в условиях поймать™ лугов высокого и среднего уровня рЛуги

В луговых сообществах среднего течения поймы р.Луги выявлено 23 вида''ДРКР сем.Роасеае: Agrostis canina L., A. gigantea Roth, А. stolonifera L:;' A. tenuis Sibth., Alopecurus pratensis L., Anthoxanthum odoratum L., Bromöpsis inermis (Leyss.) Holub, Cynosurus cristatus L., Dactylis glomerata Lr, Elytrigia repens (L.) Nevski, Festuca arundinacea Shreb, F. ovina L., F. pratensis Huds., F. rubra L., Glyceria maxima (C. Hartm.) Iiolmb., Lolium perenne L., Phalaroides arundinacea (L.) Rauschert, Phleum pratense L., Pöa'angustifolia L., P. annua L., P. palustris L., P. pratensis L., P. trivialis L.

Для анализа данных встречаемости, проективного покрытия ДРКР сем.Роасеае и их изменения в зависимости от экологических условий были использованы методы многомерного шкалирования и главных компонент (Миркин, Розенберг, 1977).

В результате изучения встречаемости видов ДРКР в районе исследований выделено 5 классов встречаемости ДРКР сем.Роасеае: очень часто встречающиеся виды (50-70% описаний); часто встречающиеся виды (30-50% описаний); довольно часто встречающиеся виды (10-30% описаний); редко встречающиеся виды (2-5% описаний); очень редко встречающиеся виды (1% описаний).

На основании встречаемости видов в определенном числе типов местообитаний определена широта экологической амплитуды ДРКР сем.Роасеае. Выделено 4 класса экологической амплитуды ДРКР сем.Роасеае: очень узкая экологическая амплитуда - вид встречается в

1 классе формаций; узкая экологическая амплитуда - вид встречается в

2 классах формаций; довольно широкая экологическая амплитуда - вид встречается в 3 классах формаций; широкая экологическая амплитуда -вид встречается в 4 классах формаций; очень широкая экологическая амплитуда - вид встречается в 5 классах формаций.

Анализ данных (табл. 3) показывает, что встречаемость ДРКР сем.Роасеае в изученном районе определяется широтой экологической амплитуды видов.

С использованием метода многомерного шкалирования выделены три группы видов ДРКР сем Роасеае с высокой степенью совместной встречаемости в районе исследований в определенных экологических условиях:

1.Группа видов, встречающихся на переувлажненных почвах с несколько застойным характером увлажнения: Agrostis canina, Phalaroides arundinacea, Poa palustris.

2.Группа видов, встречающихся на богатых почвах с обильным проточным увлажнением: Alopecurus pratensis, Elytrigia repens. К ней тяготеет Bromopsis inermis, который связан сходными условиями увлажнения, хотя встречается на более бедных почвах.

3.Группа видов, встречающихся в средних условиях почвенного богатства и увлажнения: Phleum pratense, Dactylis glomerata, Festuca pratensis, Poa pratensis, Agrostis tenuis. Два вида - Festuca rubra и Anthoxanthum odoratum встречаются на более бедных почвах.

Низкая степень совместной встречаемости других видов ДРКР определяется их редкостью в районе исследований.

С использованием методов анализа главных компонент было выявлено изменение встречаемости и проективного покрытия ДРКР сем.Роасеае в типах местообитаний всех трех рангов. Установлено, что в типах местообитаний на уровне групп классов формаций и классов формаций различный характер встречаемости и проективного покрытия ДРКР определяется факторами увлажнения и богатства почв, которые охватывают соответственно 21.8% и 17,0% дисперсии признака видов. В

Таблица 3. Характеристика встречаемости и экологической амплитуды ДРКР сем.Роасеае

ÄPKP ecM.Poaceae встречаемость экологическая амплитуда

Agrostis tenuis очень часто очень широкая

Alopecurus pratensis очень часто очень широкая

Dactylis glomerata очень часто очень широкая

Phleum pratense очень часто очень широкая

Elytrigia repens часто очень широкая

Festuca pratensis. часто очень широкая

Festuca rubra часто очень широкая

Anthoxanthum odoratum довольно часто очень широкая

Poa pratensis довольно часто очень широкая

Bromopsis inermis довольно часто широкая

Festuca arundinacea довольно часто широкая

Phalaroides arundinacea довольно часто широкая

Poa palustris довольно часто широкая

Cynosurus crist at us редко довольно широкая

Poa trivialis редко довольно широкая

Festuca ovina редко узкая

Poa angustifolia редко узкая

Agrostis canina очень редко узкая

Agrostis gigantea очень редко узкая

Agrostis stolonifera очень редко очень узкая

Glyceria maxima очень редко очень узкая

Lolium perenne очень редко очень узкая

Poa annua очень редко очень узкая

типах местообитаний на уровне групп ассоциаций на встречаемость и проективное покрытие ДРКР оказывает влияние преимущественно какой-либо один из упомянутых выше факторов. Полученная в результате математической обработки данных о встречаемости и проективном покрытии ДРКР экологическая ординация классификационных единиц в пространстве факторов увлажнения и богатства почв совпадает с их экологической характеристикой в разработанной нами классификации луговой растительности высокого и среднего уровня поймы р.Луги.

В результате изучения степени постоянства (частоты встречаемости) ДРКР сем.Роасеае в различных типах местообита-

Таблица 4. Встречаемость ДРКР сем.Роасеае в классах формаций, %

ДРКР сем.Роасеае бедные луга обедненные луга настоящие луга гидромезо-фитныс луга оксило- мезо-фитные луга

Agrostis gigantea 0 1.8 1 0 0

Agrostis canina 0 0 1 0 5.6

Agrostis stolonifera 0 0 0 0 2.8

Agrostis tenuis 46.2 90.2 46 41.5 58.3

Alopecurus pratensis 30.8 60.7 62 83.1 91.7

Anthoxanthum odoratum 30.8 37.5 9 3.1 16.7

Bromopsis inermis 0 6.3 46 15.4 8.3

Cynosurus cristatus 0 8 1 0 2.8

Dactylis glomerata 46.2 73.2 64 30.8 36.1

Elytrigia repens 7.7 22.3 68 43.1 16.7

Festuca arundinacea 0 18.8 14 1.5 13.9

Festuca ovina 53.8 6.3 0 0 0

Festuca pratensis 23.1 48.2 46 44.6 47.2

Festuca rubra 15.4 83 28.7 9.2 33.3

Glyceria maxima 0 0 0 3.1 0

Lolium perenne 0 0.9 0 0 0

Phalaroides arundinacea 7.7 0 19.5 40 11.1

Phleum pratense 69.2 77.7 69 47.7 75

Poa angustifolia 0 3.6 2.3 0 0

Poa annua 0 0.9 0 0 0

Poa palustris 0 0.9 8 30.8 8.3

Poa pratensis 7.7 15.2 32.2 33.8 22.2

Poa trivialis 0 0.9 2.3 3.1 0

Число описаний 13 112 87 65 13

ний выделено 5 степеней постоянства ДРКР : 1 - вид встречается в менее чем в 20% описаний: 2 - вид встречается в 21-40% описаний; 3 - вид встречается в 41-60% описаний; 4 - вид встречается в 61-80% описаний; 5 - вид встречается в 81 -100% описаний.

Анализ данных о степени постоянства ДРКР сем.Роасеае в различных типах местообитаний на уровне групп классов формаций, классов формаций (табл. 4), групп ассоциаций показал, что максимальная

степень постоянства ДРКР наблюдается в оптимальных условиях произрастания вида, уменьшение числа видов и их степени постоянства отмечено при снижении богатства и увлажнения почв, а также с увеличением застойного характера увлажнения. Наибольшим числом видов (20) и степенью постоянства (5-я, 4-я) ДРКР сем.Роасеае отличаются местообитания совмещенных приречной и притеррасной зон поймы р.Лугн.

На основании изучения проективного покрытия ДРКР сем.Роасеае в пойменных луговых сообществах р.Луги виды были разделены на два ценотипа - доминанты и ассектаторы. Только как ассекта-торы в районе исследований себя проявляют 11 видов: Agrostis gigantea, A. stolonifera, Anthoxanthum odoratum, Cynosurus cristatus, Glyceria maxima, Lolium perenne, Poa angustifolia, Poa annua, Poa palustris, Poa pratensis, Poa trivialis. Дикорастущие родичи 12 видов в одних условиях могут доминировать, в других быть ассектаторами, к ним относятся: Bromopsis inermis, Elytrigia repens, Dactylis glomerata, Phleum pratense, Festuca pratensis, Festuca arundinacea, Agrostis tenuis, Festuca rubra, Festuca ovina, Alopecurus pratensis, Phalaroides arundinacea, Agrostis canina. Наибольшим числом формаций с доминированием ДРКР сем.Роасеае (6) отличаются настоящие мезофитные луга среднего уровня совмещенных приречной и средней экологических зон поймы.

Изменчивость морфологических признаков некоторых видов ДРКР сем.Роасеае в условиях поименных лугов среднего и высокого уровня р Луга

При мобилизации и сохранении генофонда ДРКР важным условием является знание закономерностей совместного варьирования условий среды и морфологических признаков, так как разнообразие между популяциями во многом связано со степенью их экологической адаптивности.

Для анализа морфологической изменчивости В видов ДРКР сем.Роасеае: Alopecurus pratensis, Phleum pratense, Dactylis glomerata, Festuca rubra, F. pratensis, F. arundinacea, Agrostis tenuis, Bromopsis inermis, в зависимости от изменения экологических условий нами был применен метод главных компонент (Гриценко, 1982; Ростова. 1985; Абдуразакова, 1986 и др.). С этой целью были выбраны морфологические признаки и выведенные на их основе индексы: длина и диаметр стебля, число междоузлий, длина влагалища, длина и ширина листа, расстояние от соцветия до 1-го листа, длина соцветия (султан, метелка), ширина султана, число ярусов в метелке, число ярусов в метелке, число веточек и длина максимальной веточки 1-го и 2-го ярусов, длина междоузлия, индексы влагалища, соцветия (султан, метелка), длина и индекс яруса, индекс и площадь листа (Гинзбург, Мирошниченко, 1974, 1978; Мирошниченко, 1977; Методические указания по изучению коллекции многолетних кормовых трав, 1979; Гладышева и др., 1983).

Промеры морфологических признаков проводились на побеге средней длины.

В результате анализа главных компонент для каждого из видов были выявлены группы совместно варьирующих морфологических признаков (факторов) и изменение их значений в зависимости от экологических условий. Установлено, что у Agrostis tenuis выделенные факторы в сумме охватывают 72,9% дисперсии комплекса признаков, Bromopsis inermis - 73,1%, Dactylis glomerata - 70,0%, Festuca arundinacea - 73,7%, Festuca pratensis - 69,6%, Festuca rubra - 77,0%, Phalaroides arundinacea - 78,6%, Poa palustris - 77,5%. Для Alopecurus pratensis и Phleum pratense, злаков с соцветием султан, варьирование морфологических параметров связано с 4 факторами, которые дня первого вида отражают 64,2%, а для второго - 78,6% дисперсии всех признаков. Для группы злаков с соцветием метелка факторы описывают отдельно размеры и форму стебля, соцветия и листа, а злаки с соцветием султан отличаются совместным варьированием формы и размеров листа и соцветия (табл. 5).

Исследование изменений значения факторов в различных типах местообитаний разного уровня у 8 видов ДРКР сем.Роасеае (0,0001<р<0,001) показало, что в наибольшей степени по абсолютным значениям средних факторных оценок варьируют линейные размеры стебля, соцветия и листа, а их наибольшие значения соответствуют местообитаниям с богатыми почвами и нормальным или обильным характером увлажнения.

Для анализа внутривидовой изменчивости морфологических признаков Alopecurus pratensis, Dactylis glomerata, Agrostis tenuis в различных экологических условиях нами была применен метод статусмет-рии (Разоренов, 1985, 1986, 1994). В результате было построено 15 математических моделей, позволяющих сравнить варьирование морфологических признаков видов в разных экологических условиях.

Анализ построенных моделей показал, что для всех трех видов на уровне типов местообитаний, описываемых группами классов формаций, самой высокой степенью варьирования выделяется признак - длина стебля. На уровне классов формаций, кроме длины стебля, отличается большой изменчивостью и ряд других признаков: у Agrostis tenuis - ширина листа и длина соцветия, у Dactylis glomerata - ширина соцветия, длина влагалища, ширина и длина листа. На уровне групп ассоциаций у Alopecurus pratensis и Dactylis glomerata длина стебля также характеризуется высокой степенью варьирования. При этом у лисохвоста возросла изменчивость ширины соцветия и расстояния от соцветия до 1-го листа, а у ежи - признака число ярусов в метелке.

Таким образом, признак длины стебля у Alopecurus pratensis, Dactylis glomerata, Agrostis tenuis можно характеризовать как наиболее изменчивый в различных экологических условиях пойменных лугов среднего течения р.Луги. Для всех видов отмечено увеличение длины стебля в местообитаниях с более богатыми и увлажненными почвами.

Таблица 5. Интерпретация факторов, выделенных у ДРКР сем.Роасеае в анализе главных компонент

APKP ceM.Poaceae Л Р1 Л Г* Л

Agrostis tenuis Размеры стебля Форма метелки Форма листа Размеры метелки Размеры листа

Bromopsis inermis Размеры метелки Форма метелки Форма листа Размеры листа Размеры стебля

Dactylis glomerata Размеры метелки Форма и размеры листа Число ярусов Размеры стебля Форма метелки

Festuca arundinacea Размеры метелки Форма и размеры листа Размеры стебля Число веточек Форма метелки

Festuca pratensis Размеры метелки Размеры стебля и листа Форма листа Форма метелки Число веточек

Festuca rubra Размеры стебля, метелки илиста Форма листа Форма метелки Размер 2-го яруса Число междоузлий

Phleum pratense Форма и размеры султана Форма и размеры листа Размеры стебля и мощность побега Число междоузлий

Alopecurus pratensis Форма и размеры листа Мощность побега Форма и размеры султана Размеры стебля

Сохранение in situ ДРКР сем.Роасеае в пойме рЛуги Ленинградской области

Для сохранения in situ генофонда ДРКР сем.Роасеае в пойме р.Луги Ленинградской области необходимо рациональное использование всех луговых массивов, в частности, сенокошение, выпас, восстано вление дренажной системы. Проведенные исследования показали, что в большей степени из-за отсутствия антропогенного влияния зарастают луга между д.Кемка и д.Изори.

На территории Шалово-Перечицкого заказника репрезентативно для сохранения in situ генофонда ДРКР сем.Роасеае представлено разно-

образие видов, фитоценозов и типов местообитаний, в которых дикорастущие родичи встречаются в пойме рЛуги. Луговые площади занимают около 5 км2, что составляет 1/5 охраняемой территории. На пойменных лугах заказника встречается 18 ДРКР сем.Роасеае, 9 формаций с доминированием ДРКР, а также представлено большинство типов местообитаний, выявленных в пойме р.Луги.

Среди луговых массивов изученного района, не расположенных на охраняемой территории, наибольшим числом ДРКР сем.Роасеае, числом формаций с их доминированием, разнообразием типов местообитаний, в которых виды встречаются, характеризуются луга около ж/д станции Толмачево, а также деревень Вяз и Ящера. Здесь произрастает соответственно 15, 13 и 11 видов ДРКР сем.Роасеае, встречается 6,6 и 5 формаций с доминированием дикорастущих родичей.

Степень загрязнения окружающей среды в пойме рЛуга (на примере бет(а)пирена)

Важное место в сохранении биоразнообразия in situ уделяется оценке антропогенного загрязнения окружающей среды. В связи с этим в главе приведены литературные данные о состоянии окружающей среды поймы р.Луги, а также результаты исследования загрязнения бенз(а)пиреном почв и растительности данной территории.

Одним из возможных результатов техногенного воздействия может быть загрязнение канцерогенными веществами, которые вызывают как нарушение индивидуального развития растений, так и нарушение структуры фитоценозов (Слепян, 1979). Бенз(а)пирен (БП) рассматривается как индикатор присутствия других канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (Кирсо и др., 1988).

В результате исследования почв и растительности пойменных лугов р.Луги в Ленинградской области определен уровень загрязненности данных объектов окружающей среды бенз(а)пиреном. Максимальное загрязнение почв, выше фонового уровня в 2-10 раз (11,02-52,71 мкг/кг), наблюдалось около г.Луги и г.Кингисеппа. Содержание бенз(а)пирена в растительности составило менее 2,04 мкг/кг, что не превышает фоновый уровень. Значительная зависимость между степенью загрязненности почв и растительности не выявлена.

ВЫВОДЫ

1. Впервые за последние 30 лет составлена эколого-фитоценотическая классификация луговой растительности высокого и среднего уровня поймы рЛуги. Основные типы местообитаний, изученные в данном районе, могут быть охарактеризованы тремя иерархически подчиненными группами классификационных единиц: группами классов формаций, классами формаций, группами ассоциаций.

2. Установлено, что в пойменных луговых сообществах среднего течения рЛуги произрастают 23 вида ДРКР сем.Роасеае. В их числе: Agrostis canina, A. gigantea, A. stolonifera, A. tenuis, Alopecurus pratensis,

Anthoxanthum odoratum, Bromopsis inermis, Cynosurus cristatus, Dactylis glomerata, Elytrigia repens, Festuca arundinacea, F. ovina, F. pratensis, F. rubra, Glyceria maxima, Lolium perenne, Phalaroides arundinacea, Phleum pratense, Poa angustifolia, P. annua, P. palustris, P. pratensis, P. trivialis.

3. Выявлено, что встречаемость ДРКР сем.Роасеае в пойме р.Луги зависит от широты экологической амплитуды вида и от степени распространения характерных для него условий в районе исследований. Выделена группа 11 видов, характеризующихся высокой встречаемостью, широкой экологической амплитудой и высокой совместной встречаемостью в районе исследований: Agrostis tenuis, Alopecurus pratensis, Anthoxanthum odoratum, Bromopsis inermis, Dactylis glomerata, Elytrigia repens, Festuca pratensis, F. rubra, Phalaroides arundinacea, Phleum pratense, Poa pratensis.

4. Методом главных компонент установлено, что в типах местообитаний всех рангов изменение встречаемости и проективного покрытия ДРКР сем.Роасеае определяется факторами увлажнения и богатства почв, причем в местообитаниях на уровне групп ассоциаций влияние одного из факторов становится превалирующим.

5. При изучении встречаемости ДРКР сем.Роасеае в типах местообитаний всех рангов выявлено, что наибольшая степень постоянства вида наблюдается в оптимальных для него условиях произрастания, уменьшение числа и степени постоянства большинства дикорастущих родичей наблюдается при снижении почвенного богатства и увлажнения, а также в случае застойного характера увлажнения почв.

6. Исследование фитоценотической роли ДРКР сем.Роасеае показало, что виды: Agrostis canina, А. tenuis, Alopecurus pratensis, Bromopsis inermis, Dactylis glomerata, Elytrigia repens, Festuca arundinacea, F. ovina, F. pratensis, F. rubra, Phalaroides arundinacea, Phleum pratense, могут быть не только ассектаторами, но и доминируют в фнтоценозах изученного района.

7. Изучение изменчивости морфологических признаков методом главных компонент у Alopecurus pratensis, Phleum pratense, Agrostis tenuis, Bromopsis inermis, Dactylis glomerata, Festuca arundinacea, F. pratensis, F. rubra и методом статусметрин у Alopecurus pratensis, Agrostis tenuis, Dactylis glomerata показало, что в типах местообитаний всех рангов изменение экологических условий в большей степени влияет на линейные размеры побега. При этом наиболее изменчивы параметры стебля, максимальные размеры которого соответствуют местообитаниям с оптимальными условиями произрастания вида.

8. В результате изучения совместного варьирования условий среды и видового, популяционно-ценотического, популяционно-морфологического разнообразия ДРКР сем.Роасеае выявлено, что охранные мероприятия для сохранения генофонда видов следует проводить на уровне типов местообитаний, описываемых группами ассоциаций классификации луговой растительности.

9. Комплексный анализ ценности луговых массивов для сохранения in situ ДРКР сем.Роасеае в пойме р.Луги показал, что наибольшим числом ДРКР сем.Роасеае, формаций с доминированием дикорастущих родичей и разнообразием типов местообитаний отличаются луга на территории Шалово-Перечицкого заказника, около ж/д станции Тол-мачево, деревень Вяз и Ящера.

10. Изучение концентраций наиболее распространенного канцерогенного соединения - бенз(а)пирена показало, что территория среднего течения р Луги характеризуется как относительно благополучная для сохранения in situ ДРКР сем.Роасеае.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При изучении генофонда дикорастущих родичей культурных растений в связи с вопросами их сохранения in situ рекомендуется применять геоботанические, морфологические, математические методы исследований, использованные в данной работе.

2. Для сохранения in situ ДРКР сем.Роасеае в пойме р.Луги следует использовать Шалово-Перечицкий заказник, на территории которого необходимо организовать мониторинг состояния произрастающих там видов дикорастущих родичей.

3. Составлена методическая записка-обоснование создания охраняемых территорий около ж/д станции Толмачево, деревень Вяз и Ящера для сохранения in situ ДРКР сем.Роасеае в пойме рЛуги.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Фунтова В.Г. Репрезентативность Шалово-Перечицкого заказника для сохранения in situ дикорастущих родичей культурных растений сем.Роасеае в пойме р.Луги Ленинградской области II Тез. докладов VI молодежи, конф. ботаников в С.- Петербурге. - СПб., 1997, с. 109-110.

2. Фунтова В .Г., Калинина И.А., Дикун П.П.,| Лихачев AJi~ Оценка загрязнения бенз(а)пиреном луговых площадей в пойме рЛуги II Вопр. онкол., т. 44, №1, 1998, с. 60-64.

3. Картузова (Фунтова) В.Г. Дикорастущие родичи сем.Роасеае и их фитоценотическая роль в некоторых ассоциациях пойменных лугов р.Луги в связи с вопросами их сохранения in situ // Сб. молодых ученых и аспирантов ВИР. - СПб., 1996, (в печати).

4. Фунтова В.Г. Разнообразие дикорастущих родичей культурных растений на территории Шалово-Перечицкого заказника // Сб. молодых ученых и аспирантов ВИР. - СПб., 1997, (в печати).

5. Фунтова В.Г., Малышев Л.Л. Пространственная организация изменчивости в двух популяциях лисохвоста лугового II Сб. молодых ученых и аспирантов ВИР. - СПб., 1997, (в печати).