О семенной продуктивности шлемника остролистного (Scutellaria oxyphylla Juz. ) в природных популяциях и при интродукции Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2010 БИОЛОГИЯ Вып. 3

БОТАНИКА

УДК 582.4/.9-15

О СЕМЕННОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ШЛЕМНИКА ОСТРОЛИСТНОГО (SCUTELLARIA OXYPHYLLA JUZ.) В ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ И ПРИ ИНТРОДУКЦИИ

Е. И. Демьянова

Пермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15; [email protected]; (342)2396229

Дана характеристика семенной продуктивности шлемника остролистного (Scutellaria oxyphylla Juz.), редкого эндемичного вида из семейства Lamiaceae Lindl. Установлено, что реальная семенная продуктивность шлемника остролистного достаточно высокая. По нашему мнению, редкая встречаемость этого растения связана с антропогенной нагрузкой в исследуемом районе.

Ключевые слова: редкий вид; природные популяции; интродукция; семенная продуктивность.

Шлемник остролистный (Scutellaria oxyphylla Juz.) - полукустарничек, степной южноуральский вид, встречающийся по каменистым степям, каменистым склонам и осыпям (Куликов, 2005). В Челябинской области по р. Уй отмечается на восточном пределе своего ареала (Науменко, 2008). Редкий вид с сокращающейся численностью. Эндемик Урала (Горчаковский, 1969; Князев, 1996). Размножается семенами. Растение весьма декоративное: короткое и довольно плотное соцветие состоит из крупных (до 3,5 см) светло-желтых цветков с изогнутой в основании трубкой венчика. При этом край верхней губы и ее боковые лопасти сиреневого цвета.

Организация исследований

Наблюдения проведены в июле 2010 г. в природных популяциях шлемника остролистного на каменистых склонах по р. Уй (окрестности с. Скалистое близ г. Троицка) и на коллекционном участке Троицкого УОЛХ (бывш. Троицкий заказник), куда ранее растения были пересажены из природных местообитаний по р. Уй.

Семенная продуктивность шлемника остролистного изучалась с помощью общепринятых методик (Вайнагий, 1973, 1974; Ходачек, 1974; Тюрина, 1984 и др.). Следуя авторам, понятие «семенная продуктивность» мы подразделяем на потенциальную семенную продуктивность (ПСП) и реальную семенную продуктивность (РСП). Под ПСП понимают количество семяпочек на цветок, а РСП - количество полноценных семян на элементарную единицу. ПСП детерминировано статистически, не зависит от условий местообитания и ма-

ло изменяется по годам. У губоцветных ПСП равна четырем семяпочкам.

Помимо ПСП и РСП, в качестве важного показателя семенной продуктивности выступает процент семенификации - ПС (Вайнагий, 1973, 1974). Под этим показателем понимают процент семяпочек, развившихся в семена. По мнению автора, ПС свидетельствует о степени соответствия между потребностями популяции определенного вида и условиями ее обитания. Предложенный Т.А. Работно-вым (1950) термин «процент плодоцветения» (1111) обозначает процент цветков, давших плоды. Собранный материал обработан методами вариационной статистики (Лакин, 1980). В качестве конечной учетной единицы использовался генеративный побег. Предлагаемый некоторыми авторами пересчет на особь не проводился, поскольку число генеративных побегов у этого растения значительно варьируется в зависимости от возраста особи и условий местообитания. Выборка (п) коробочек для определения семенной продуктивности составила 160 (природная популяция) и 500 (коллекционный участок). У 30 генеративных побегов из обоих местообитаний подсчитывалось число цветков в расчете на один генеративный побег.

Результаты и их анализ

Семенная продуктивность шлемника остролистного в расчете на один цветок в природных популяциях и в условиях интродукции оказалась неожиданно высокой, учитывая аномально жаркое и засушливое лето 2010 г. (табл. 1, 2; рис. 1, 2). Все показатели семенной продуктивности свидетельствуют об успешном завязывании семян у этого

© Демьянова Е. И., 2010

О семенной продуктивности шлемника остролистного (Scutellaria oxyphylla Juz.)... 5

вида. Процент плодоцветения максимальный (100). Это означает, что во всех исследованных коробочках образовались семена (эремы), хотя и в разных количествах. В обоих местообитаниях превалирует число коробочек, завязавших по четыре эрема, что составляет 87,5% (в природных популяциях) и 76,6% (на коллекционном участке). Семенная продуктивность в расчете на один плод равна 3,84 ± 0,013 (природная популяция) и 3,71 ± 0,007 (коллекционный участок). Соответственно

велики и показатели ПС: 96 и 93%. Небольшая разница в показателях семенной продуктивности в природных популяциях и в условиях интродукции, вероятней всего, связана с разницей в выборках материала. Число цветков на одном генеративном побеге в обоих местообитаниях варьировало от четырех цветков до 16 (среднее из природных популяций - 10,2, коллекционного участка - 10,6; соответственно 39,17 и 39,33 эремов).

Таблица 1

Структура семенной продуктивности Scutellaria oxyphylla в природных популяциях

(каменистые склоны р. Уй); n = 160

Число эремов в одной коробочке 0 1 2 3 4

Число плодов с данным признаком 0 0 5 15 140

Структура семенной продуктивности Scutellaria oxyphylla в условиях интродукции; n Таблица 2 = 500

Число эремов в одной коробочке 0 1 2 3 4

Число плодов с данным признаком 0 4 21 92 383

X

Id

і

0 £

1 8 * Э

Ц

О

о

120 ф 100

о 80

ю

о 60 л

О 40 20 0

«з FU

2 3 4

Число завязавшихся эремов

Рис. 1. Гистограмма семенной продуктивности в расчете на один плод у шлемника остролистного в природных популяциях

х

1

X

0 £

1 8

* Э

е;

о

о

400 350 S 300

5 250 ю 200

о. 150

° 100

50

0

f=f

" П

^ F0 [1

12 3 4

Число завязавшихся эремов

Рис. 1. Гистограмма семенной продуктивности в расчете на один плод у шлемника остролистного в условиях интродукции

Таким образом, мы констатируем успешное завязывание семян у редкого вида - шлемника остролистного. В литературе мы не обнаружили сведений о его семенном размножении. Судя по строению цветка с плотно сомкнутыми верхней и нижней губой и длинной изогнутой трубкой венчика, цветки могут опыляться только длиннохоботными насекомыми, вероятней всего бабочками. О возможности опыления ночными и дневными бабочками видов Scutellaria сообщают К. Фегри и Л. Ван дер Пэйл (1982). К сожалению, нами не проведено специальных наблюдений за опылителями шлемника остролистного, поскольку изучение семенной продуктивности этого вида совпало с окончанием его цветения (конец июля).

Однако можно предположить, что столь высокая семенная продуктивность у шлемника остролистного связана с успешным сочетанием перекрестного опыления и самоопыления в форме ав-

тогамии. Последнему способствуют близко расположенные от рыльца пыльники передних, более длинных тычинок. При вскрывании пыльников, находящихся под верхней губой, пыльца неизбежно попадает на собственное рыльце. Феномен высокой семенной продуктивности шлемника остролистного требует дальнейшего исследования.

Заметим, что это растение в районе исследования никогда не образует крупных скоплений -растения произрастают одиночно, обычно на расстоянии 20 и более метров друг от друга. Редкая встречаемость этого растения связана не с недостаточной семенной продуктивностью, а явно с другими причинами: повышенной сухостью субстрата, препятствующего прорастанию семян, выпасом скота и сбором букетов этого декоративного растения.

6

Е. И. Демьянова

Библиографический список

Вайнагий И.В. Методика статистической обработки материала по семенной продуктивности растений на примере Potentilla aurea L. // Раст. ресурсы. 1973. Т. 9, № 2. С. 287-296.

Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботан. журн. 1974. Т. 59, № 6. С. 826-831.

Горчаковский П.Л. Основные проблемы исторической фитогеографии Урала. Свердловск, 1969. 286 с. (Тр. Ин-та экологии растений и животных УФАН СССР; вып. 66).

Князев М.С. Шлемник остролистный (Scutellaria oxyphylla Juz.) // Красная книга Среднего Урала. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 1996. 277 с.

Куликов П.В. Конспект флоры Челябинской области (сосудистые растения). Екатеринбург; Миасс, 2005. 537 с.

ЛакинГ.Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1980. 293 с.

Науменко Н.И. Флора и растительность Южного Зауралья. Курган, 2008. 511 с.

Работное Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах // Тр. Ботан. ин-та АН СССР. Сер. 3. 1950. Вып. 6. С. 1204.

Тюрина Е.В. К методике определения семенной продуктивности видов сем. Аргасеае // Раст. ресурсы. 1984. Т. 20, № 4. С. 572-574.

Фегри К., Пэйл Л. ван дер. Основы экологии опыления. М.: Мир, 1982. 377 с.

Ходачек Е.А. Семенная продуктивность арктических растений в фитоценозах Западного Таймыра: автореф. дис.... канд. биол. наук. Л., 1974. 23 с.

Поступила в редакцию 03.08.2010

The seed production of Scutellaria oxyphylla Juz. in the native populations and during the introduction

E. I. Demyanova, doctor of biology, professor

Perm State University. 15, Bukirev str., Perm, Russia,614990; [email protected]; (342)2396229

We study the seed production of the rare endemic species of Lamiaceae. We show, that the real seed production of Scutellaria oxyphylla is high. In our opinion, the rareness of this plant in a result of anthropogenic suppress in the studied region.

Key words: Lamiaceae; rare species; Zauralje; seed production.

Демьянова Евгения Ивановна, доктор биологических наук, профессор ГОУВПО «Пермский государственный университет»