CC BY
63
Илюшечкина Н.В.
ГОУ ВПО «Марийский государственный университет» [email protected]
ХАРАКТЕРИСТИКА ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ HELICHRYSUM ARENARIUM ^.) MOENCH. НА ТЕРРИТОРИИ ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРИРОДНОГО ЗАПОВЕДНИКА «ПРИСУРСКИЙ» РЕСПУБЛИКИ ЧУВАШИЯ
Анализ эколого-ценотических характеристик Helichrysum arenarium ^.) Moench. позволил расширить границы экологического ареала по богатству почвы азотом, кислотности почвы. Определены коэффициенты вариации морфологических параметров особей H. arenarium. Наличие максимумов на особях генеративного периода и полночленный характер возрастных спектров свидетельствуют об оптимальных условиях существования.
Ключевые слова: виды растений, природные популяции, условия существования.
Одним из наиболее фундаментальных подходов в познании биологического разнообразия является изучение возрастной структуры цено-популяций видов. Особенно это важно для оценки состояния природных популяций лекарственных видов растений.
Helichrysum агепапит (Ь.) МоепеЬ в народе называют кошачьи лапки желтые, полевые овечьи лапки, мороз-трава, сухоцвет [5]. Этот вид издавна используется в медицине. Как лекарственное сырье используют соцветия, которые срезают в конце фазы бутонизации или в начале цветения не вполне распустившимися с верхней частью побега не длиннее 1-2 см [4].
В составе растения найдены флавоноиды и фла-воногликозиды, стеарины, витамин К, следы эфирного масла, смолы, красящие вещества фенольного характера, немного дубильных веществ, соли калия, кальция, железа и марганца [16]. Фармакологические свойства Н. агепапит весьма многообразны. Препараты из этого растения рекомендуют при заболеваниях желчного пузыря, желчных путей и печени (холециститах, гепатитах, желчекаменной болезни), водянке и некоторых болезнях кожи [12, 13]. Это растение признано и в гомеопатии. В ветеринарной практике соцветия и траву применяют при желтухах и простудных заболеваниях [17]. Н. агепапит обладает антибактериальной активностью: содержит антибиотик аренарин, подавляющий бактериоз у культурных растений [1]. Соцветия Н. агепапит - хорошее средство против моли и сырье для получения желтого красителя [2]. Как декоративное растение цмин используют для украшения клумб и газонов, а также для составления долго не увядающих букетов.
В связи с широким использованием Н. агепапит как лекарственного растения резко сокращается численность популяций этого
вида, особенно на северном пределе его распространения. Поэтому целью работы является изучение эколого-ценотических характеристик, вариабельности морфометрических показателей и структуры ценопопуляций H. arenarium.
Материал и методика
Исследованы три ценопопуляции (ЦП 1, 2, 3), расположенные на территории Государственного природного заповедника «Присурский» в Республике Чувашия в остепненных травянистых сообществах. В травянистом покрове в ЦП 1 преобладают Koeleria glauca (Sprang.)DC., Calamagrostis epigeios (L.) Roth; в ЦП 2 - Stipa pennata L., Koeleria glauca (Sprang.)DC., Helichrysum arenarium (L.) Moench; в ЦП 3 -Helichrysum arenarium (L.) Moench, Carex ericetorum Poll., Erigeron canadensis L. В каждой ценопопуляции были заложены трансекты площадью 10 м2, которые разбивались на площадки размером 1 м2. В пределах площадок проводили сплошной учет растений. Общее число изученных особей H. arenarium составило в 1 ЦП 149, во 2 ЦП - 311, в 3 ЦП - 134 особи.
Определение возрастных состояний растений проводили согласно критериям Т.А. Работ-нова [14], А.А. Уранова [15], Л.А. Жуковой [7]. У растений разных возрастных состояний определяли морфометрические показатели: высоту особи (по самому высокому вегетативному или вегетативно-генеративному побегу), число элементарных метамеров в составе побега, вегетативных и вегетативно-генеративных побегов, корзинок на одном монокарпическом побеге. При анализе количественных признаков вычисляли коэффициент вариации (V) [11]. Уровни варьирования признаков приняты по Г.Н. Зайцеву [8]: V > 20% - высокий, V= 11-20% - средний, V < 10% - низкий. При анализе возрастной
структуры ценопопуляций рассчитывали индекс восстановления (Ig), индекс замещения (I^), индекс возрастности популяции (Д) [18, 19]; энергетическую эффективность популяции (w) [6]. Результаты геоботанических описаний фитоценозов обрабатывали по экологическим шкалам Д.Н. Цыганова [20] по программе ECOSCALE.
Результаты и обсуждение
Эколого-ценотическая характеристика H. arenarium. Цмин песчаный встречается по всей степной и южной частям лесной зоны Средней и Восточной Европы, в степных районах Казахстана и южных районах Западной Сибири [10], а также входит в состав эколого-ценоти-ческой группы «Pn - растения сухих боров» [9]. Это степной светолюбивый олиготроф, ксерофит; произрастает на полянах, опушках, в светлых сухих сосновых лесах; псаммофит, может поселяться на каменистых и даже черноземных почвах, но, видимо, из-за конкуренции с другими растениями на черноземах встречается редко.
H. arenarium относится к пионерным видам, в отдельных случаях может способствовать закреплению подвижных песков [З]. Наиболее характерными местообитаниями этого растения в лесной зоне являются молодые посадки сосны, примерно 15-летнего возраста, а также гари, лесосеки, поляны в сухих борах. В лесостепной зоне он приурочен к остепненным лугам и сухотравным сосновым борам.
Обработка геоботанических описаний по экологическим шкалам увлажнения, солевого режима почв, богатства почв азотом, кислотности почв и освещенности показала, что исследуемые нами фитоценозы с цмином песчаным располагаются на богатых солями (7,З4-7,5З), нейтральных (7,27-7,67), менее увлажненных (9,24-9,91), бедных азотом (З,95-4,6З) почвах. На основании этих данных границы экологического ареала H. arenarium по сравнению с данными Д.Н. Цыганова [18] стали шире по богатству почвы азотом - на 0,6З балла, кислотности почвы - на 0,67 балла.
Вариабельность морфологических параметров. Для природных ценопопуляций Республики Чувашия выделены 8 возрастных состояний (j - ювенильные, im - имматурные, v - вир-гинильные, gt - молодые генеративные, g2 - зрелые генеративные, gs - старые генеративные, ss - субсенильные и s - сенильные).
Основные морфометрические показатели
H. arenarium изменяются по одновершинной кривой, достигая максимума в зрелом генеративном онтогенетическом состоянии, число метамеров побега имеет максимальные значения в субсенильном состоянии, число корзинок -в старом генеративном онтогенетическом состоянии (табл. 1). Анализ коэффициентов вариации признаков возрастных состояний показал следующее (табл. 2). Высокий уровень варьирования имеют такие признаки, как число вегетативных и вегетативно-генеративных побегов у генеративных особей и число корзинок; высота особей сенильного онтогенетического состояния и число элементарных метамеров у побегов в ювенильном, виргинильном, субсенильном и сенильном возрастных состояниях; высота особей прегенеративного периода и старого генеративного возрастного состояния, число элементарных метамеров у растений всех возрастных состояний. К наименее варьирующим параметрам относятся число элементарных метамеров на побеге в генеративном периоде. Остальные признаки имеют средний уровень изменчивости. Эти данные демонстрируют высокий уровень размерной поливариантности [12] у особей H. arenarium в природных ценопопуляциях.
Возрастной состав ценопопуляций. Возрастной состав изученных ценопопуляций представлен в таблице З. Ценопопуляция 1 является нормальной полночленной. Общая плотность особей составляет 5,З2 экз./м2. Плотность особей прегенеративного периода значительна - 2,З9 экз./м2, в то время как плотности особей генеративного и постгенеративно-го периода ниже -1,89 и 1,04 экз./м2 соответственно. В возрастном спектре абсолютный максимум приходится на средневозрастные генеративные растения (20,1%). Наблюдается значительное участие ювенильных (14,8%), имматурных (18,8%), субсенильных (18,1%) особей. Доля молодых генеративных, старых генеративных и сенильных растений ниже и составляет 6,0%, 9,4%, 1,З% соответственно.
2-я ценопопуляция нормальная полночленная. Общая плотность особей составляет 7,79 экз./м2. Плотность особей прегенератив-ного и генеративного периода значительна: З,08 экз./м2 - З,68 экз./м2 соответственно, в то время как плотность особей постгенератив-
Таблица 1. Морфометрические показатели Иеіісктузит агепагіит
Возрастные состояния Морфометрические П] эизнаки
высота растения (см) число элементарных метамеров число вегетативный побегов число вегетативногенеративных Побегов число корзинок на Побеге
М+1Т1 М+ІТ1 М+т М+т М+т
.) 2.96±2.21 7.70±0.58 1 - -
т 5.25+2.25 12.22+1.09 1 - -
V 6.18+3.96 21.2+3.85 2.70+0.65 - -
ё1 26.25+8.55 22.2+1.74 5.10+0.96 1.40+0.16 29.70+1.92
ё2 34.80+14.09 21.78+0.57 6.76+1.31 9.78+2.75 35.78+3.62
ё3 25.48+17.85 22.10+0.85 6.20+0.47 1.70+0.26 38.00+4.43
ss 6.79+3.71 24.90+3.96 3.50+0.83
s 3.58+1.64 12.56+2.21 1.89+0.31 - -
Таблица 2. Коэффициент вариации (в %) морфометрических признаков Не1Мгузит агепапит
Возрастные состояния Морфометрические П эизнаки
высота растения (см) число элементарный метамеров число вегетативнык побегов число вегетативно-генеративныгх побегов число корзинок на побеге
І 13.9 22.2 1 - -
іт 15.2 13.4 1 - -
V 14.9 20.3 43.3 - -
g1 14.8 7.9 88.8 23.9 23.9
g2 14.3 8.1 78.6 34.4 21.0
g3 10.6 7.6 99.2 35.2 22.1
ss 13.6 20.4 36.1 - -
s 38.8 52.6 48.9 - -
ного периода ниже и составляет 1,03 экз./м2. В возрастном спектре абсолютный максимум приходится на имматурные растения (28,6%). Наблюдается значительное участие особей средневозрастной (24,8%) и старой генеративной (13,5%) групп. Доля особей остальных возрастных групп невелика и изменяется от
1,6% до 10,3%.
3-я ценопопуляция является нормальной полночленной. Общая плотность особей составляет 4,19 экз./м2. Плотность особей пре-генеративного периода выше (2,19 экз./м2), чем плотности особей генеративного и пост-генеративного периода, - 1,28 и 0,72 экз./м2 соответственно. В возрастном спектре абсолютный максимум, как и в ЦП 2, приходится на имматурные растения (37,3%). Наблюдается значительное участие особей следующих возрастных групп - виргинильных (14,2%), средневозрастных генеративных (19,4%), субТаблица 3. Возрастной состав (в %) ценопопуляций НеВЛуит агепапит
№ пп Возрастные группы
І іт V g1 g2 g3 ss s
1 14.8 18.8 11.4 6.0 20.1 9.4 18.1 1.3
2 1.6 28.6 9.3 9.0 24.8 13.5 10.3 2.9
3 0.7 37.3 14.2 1.5 19.4 9.7 14.2 2.9
сенильных (14,2%). Доля особей остальных возрастных групп невелика и изменяется от 0,7% до 9,7%.
По классификации «дельта-омега» [17] изученные нами ценопопуляции являются переходными, так как коэффициент возрастнос-ти (Д) изменяется от 0,36 до 0,39, а средняя энергетическая эффективность ценопопуляции (да) изменяется от 0,47 до 0,49. Индекс восстановления в изученных ценопопуляциях невысок и изменяется от 0,7 до 1,17.
Возрастные спектры в 1-й и 3-й ценопопуляции многовершинные, во 2-й - двухвершинный.
Наличие в возрастных спектрах изученных нами ценопопуляций значительной доли особей прегенеративного периода свидетельствует о регулярном возобновлении особей Н. агепапит в ценопопуляциях, что подтверждается высокими показателями численности и плотности ценопопуляции. Наличие максимумов на особях генеративного периода и полночленный характер возрастных спектров свидетельствует об оптимальных условиях существования изученных ценопопуляций на территории Государственного природного заповедника «Присурский» (Республика Чувашия).
Заключение
Таким образом, исследование вариабельности морфометрических параметров, возрастной структуры ценопопуляций и эколого-ценотических характеристик Иеііскгузит агепагіит (Ь.) Моепск в природных ценопо-пуляциях Республики Чувашия показало следующее.
Границы экологического ареала И. агепагіит можно расширить, по сравнению с данными Д.Н. Цыганова [18], по богатству почвы азотом - на 0,63 балла, кислотности почвы - на 0,67 балла.
Наличие значительной доли особей ювенильного возрастного состояния (14,8%) в 1-й ЦП и имматурного возрастного состояния во всех трех изученных ценопопуляциях свидетельствует о регулярном возобновлении особей Н. агепапит в ценопопуляциях. Наличие максимумов на особях генеративного периода и полночленный характер возрастных спектров, высокая плотность и численность ценопопуляций свидетельствуют об оптимальных условиях существования изученных ценопопуляций на территории Государственного природного заповедника «Присурский» (Республика Чувашия).
Список использованной литературы:
1. Аренарин и его применение в растениеводстве. Киев: Киевское изд-во АНУССР, 1963. 263 с.
2. Атлас ареалов и ресурсов лекарственных растений СССР / Под ред. П. С. Чикова. М.: Главное управление геодезии и картографии, 1976. 340 с.
3. Виноградов Б. В. Растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов. М.: Высшая школа, 1964. 172 с.
4. Гаммерман А. Ф., Кадаев Г. Н., Яценко-Хмелевский А. А. Лекарственные растения (Растения-целители). М.: Высшая школа, 1983. 400 с.
5. Дядык Н. В., Коколо В. И. Зеленая аптека. Калининград, Калин. кн. изд-во, 1976. 192 с.
6. Животовский Л. А. Онтогенетические состояния, эффективная плотность и классификация популяций растений // Экология. 2001. №1. С. 3-7.
7. Жукова Л. А. Популяционная жизнь луговых растений. Йошкар-Ола: РИИК «Ланар», 1995. 223 с.
8. Зайцев Г. Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1984. 424 с.
9. Заугольнова Л. Б., Жукова Л. А., Бекмансуров М. В. Методика проведения геоботанических описаний // Полевой экологический практикум. Учебное пособие. Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2000. С. 39-47.
10. Кирпичников М. Э. Род Цмин, бессмертник - НеПсЬгу8иш агепапит // Флора СССР. Т. XXV, М., Л., Изд-во АН СССР, 1959. С. 405-430.
11. Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1976. 352 с.
12. Махлаюк В. П. Лекарственные растения в народной медицине. М.: Нива России, 1992. 477 с.
13. Машковский М. Д. Лекарственные средства: В 2 ч. М.: Медицина, 1988. 736 с.
14. Работнов Т. А. Вопросы изучения состава популяции для целей фитоценологии // Проблемы ботаники. 1950. Вып. 1. С. 465-483.
15. Уранов А. А. Возрастной спектр фитоценопопуляций как функции времени и энергетических волновых процессов // Науч. докл. высшей школы. Биол. наука. 1975. №2. С. 7-33.
16. Химический анализ лекарственных растений / Под ред. Н.И. Гринкевич, доц. Л.Н. Софронич. М.: Высшая школа, 1983. 184 с.
17. Царев С. Г. Лекарственные растения в ветеринарии. М.: Россельхозиздат, 1964. 121 с.
18. Ценопопуляции растений. М.: Наука, 1976. 216 с.
19. Ценопопуляции растений. М.: Наука, 1988. 236 с.
20. Цыганов Д. Н. Фитоиндикация экологических режимов в подзоне хвойно-широколиственных лесов. М.: Наука, 1983. 197 с.
Ilyushechkina N.V.
CHARACTERISTIC OF COENOPOPULATIONS HELICHRYSUM ARENARIUM (L.) MOENCH. ON THE TERRITORY OF STATE NATURAL RESERVE «PRISURIYSKIY» REPUBLIC OF CHUVASHIA
The analysis of ecological-coenotical characteristics of Helichrysum arenarium (L.) Moench. allows widening the borders of ecological areal of soil resources with nitrogen and soil acidity. The coefficient of variation of morphological parameters of H. arenarium persons are determined in this article. The presence of maximums on the persons of generative period and full-member character of age specters certifies the optimal conditions of existing.
Key words: types of plants, natural populations, conditions of existing.
Сведения об авторе: Илюшечкина Нелли Валентиновна, кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники и микологии Марийского государственного университета, Республика Марий Эл, 424020, г. Йошкар-Ола, почтамт 20, а/я 101, тел.: (8З62)72-86-57, 891771З0695,
e-mail: [email protected]
