Особенности формирования пространственной и демографической структуры ценопопуляций полыни сантонийской (Artemisia santonica L. , Asteracea) под воздействием антропогенных факторов Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

© Зенкина Т.Е., Сагалаев В.А., 2013

БИОЛОГИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ

УДК 582.661.15(470.47)

ББК 28.592

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ И ДЕМОГРАФИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ ПОЛЫНИ САНТОНИЙСКОЙ (ARTEMISIA SANTONICA L., ASTERACEA)

ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

Зенкина Татьяна Евгеньевна

Аспирант кафедры биологии Волгоградского государственного университета, начальник отдела экологии ООО «Волгограднефтепроекг» [email protected], [email protected]

Проспект Университетский, 100, 400062 г. Волгоград, Российская Федерация

Сагалаев Вадим Александрович

Доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой биологии Волгоградского государственного университета [email protected], [email protected]

Проспект Университетский, 100, 400062 г. Волгоград, Российская Федерация

Аннотация. В статье приводятся результаты исследования ценопопуляций Artemisia santonica на территории Кумо-Манычской впадины (Республика Калмыкия). Описываются особенности пространственно-демографической структуры ценопопуляций, подвергшихся воздействию антропогенных факторов. Характеризуется влияние условий обитания на онтогенетические стадии особей.

Ключевые слова: ценопопуляции, возрастные состояния, онтогенетические стадии, демографические спектры, пространственная структура, Artemisia santonica, антропогенные факторы.

Исследования пространственно-демог- тей их жизненной стратегии, для выяснения

рафической структуры ценопопуляций рас- механизмов саморегуляции и самоподдер-

тений необходимы для познания особеннос- жания, а также устойчивости ценопопуляций

в условиях антропогенного стресса [2; 3; 8; 12; 13;15; 16].

Полынь сантонийская (Artemisia santonica L.) является характерным компонентом галофильно-лугово-степной растительности на солонцеватых и солончакова-тых почвах в долинах рек, по окраинам озер, лиманов, приморских лугов юга Восточной Европы [5, с. 299; 6, с. 246-248; 7, с. 372]. В условиях Северного Прикаспия она входит в состав сообществ, формирующихся на солонцеватых и солончаковатых почвах в низовьях рек и в равнинных депрессиях [14, с. 118]. Растение используется как фармакологическое сырье для получения сескви-терпеновых лактонов (сантонин, артемин, тауремизин) [1, с. 5, 21; 9, с. 61]. Вид применяется в фитомелиоративных целях, а также как кормовое растение [4]. Надземные и подземные органы A. santonica являются источником веществ фенольной природы, обладающих аллелопатической активностью [10; 11].

Материалы и методы

Цель работы - характеристика пространственно-демографической структуры ценопопуляций А. santonica в районах добычи нефти в Кумо-Манычской впадине на территории Черноземельского района Республики Калмыкии. Исследования проводились в полевые сезоны 2011-2012 гг. по классическим методикам изучения пространственной и демографической структуры популяций растений [3; 8; 13; 15]. Для оценки горизонтальных проекций особей растений закладывались и картировались площадки 3x3 м в ценопопуляциях вида. Площадки закладывались крестообразно (по 5 площадок) на средних участках пологой катены (угол наклона 4-8°), подвергавшихся антропогенному воздействию (снятие почвеннорастительного покрова в результате производственной деятельности). Всего было заложено и исследовано 15 площадок на 3 участках на протяжении 300 м вдоль по кате-не. Выбранные для исследования 3 участка соответствовали трем различным вариантам ценопопопуляций полыни сантонийской: 1) Аrtemisia santonica + A. taurica +

Puccinella + Climacoptera crassa + Poa bulbosa ; 2) Artemisia santonica +

Puccinella + Climacoptera crassa + Poa bulbosa ; 3) Artemisia santonica +

Climacoptera crassa + deserto ephemeretum.

Полученные результаты и их обсуждение

Исследования показали, что в средней части катены представлены только молодые ценопопуляции A. santonica, в которых преобладают особи, находящиеся в преге-неративной стадии развития. Возрастные спектры исследованных ценопопуляций являются левосторонними, с одним максимумом, приходящимся на состояние «проростки» (p) (см. рис. 2, 6), или с двумя максимумами, приходящимися на состояние «проростки» (p) и ювенильное состояние (j) (см. рис. 4). Особи, находящиеся в генеративной стадии развития, представлены в возрастных спектрах в незначительном количестве, особи сенильной стадии отсутствуют.

Горизонтальные проекции ценопопуляций A. santonica участков № 1, 2, 3 изображены на рисунках 1, 3 и 5. Возрастные спектры це-нопопуляций A. santonica участков № 1, 2, 3 показаны на рисунках 2, 4 и 6.

Базовый возрастной спектр исследованных ценопопуляций A. santonica представлен на рисунке 7. Он характеризуется сочетанием двух максимумов, приходящихся на проростки (р) и ювенильное состояние (j).

Явное преобладание особей прегене-ративной фракции в базовом онтогенетическом спектре полыни сантонийской сочетается с закономерным уменьшением численности особей при переходе к каждому последующему возрастному состоянию. Полное отсутствие сенильных особей и немногочисленность старых генеративных (g3) особей, вероятнее всего, является следствием процессов самовосстановления ценопопуляций в ходе зарастания склонов катены. Об этом же свидетельствует, по-видимому, и значительное участие в растительном покрове фракций пустынных эфемеров и длительновегетирующих однолетников.

еда 3 * С^ •*< V *

у p -:J ■ ■ ■ - Р ■ о І Р Р- * " ■*'' * vgV ч % ji JV_-' і* ■j Csí P ¡й * Jo > Ї í* °ífflJ, ¡a . í ®*J ¡»ib

оЪо -V ■ vn V 9 р‘ Ь Р ».\Ql P; jD j* ' • íp P.-. ♦/9 4 .jf

IP1 IH1 • ч#*, а]*1* От ' °jc’ Í •Т ' °v йщ 0

чз> £ 1 ítrpj (©(Jai 4° fttlL’i =4 ч f'«S) } en ( їіШій <* 11 m '

N # ; 1-»1 £>р ■ ~ о °J - J5 О D ¿>. Сз i4i i ojo

50

1 00

150

200

О

Полынь сантонийская

(Artemisia santanica)

P Проростки

j Ювенильное состояние

im Имматурное состояние

v Виргинильное состояние

g1

g2

g3

Молодое генеративное состояние

Средневозрастное - старое генеративное состояние Средневозрастное - старое генеративное состояние

Рис. 1. Горизонтальная проекция ценопопуляцииА. і'а^опіса на участке №9 1 (состояние на 16.05.2011)

45.00

40.00

^ 35,00

и 30,00

v 25,00 s

5 20,00

га 15,00 х

« 10,00 5,00 0,00

i»;

XXX

ж

XXX

ж

XXX

ж

XXX

ж

XXX

ж

XXX

ж

XXX

ж

ШІ

ÍSÍ!

im v g1 g2

Онтогенетические состояния

g3

р

s

Рис. 2. Возрастной спектр ценопопуляции А. santonica на участке № 1

300

250

200

150

100

50

О

P im

Рис. 3. Горизонтальная проекция ценопопуляцииА. santonica на участке N° 2 (состояние на 16.05.2011)

Онтогенетические состояния

Oí QO' р г »5" °j іт*ї(^ i С h 0j °j o °jo *jQ f j' r'J

& # obc>¡ Dim J *j _ "ІЕ1 ím* ОС, . V/ 1 J‘1 ¿m Г *¡V W4 J2 imof £ '¡&m Ут С?іт

► , Ш P(V‘Tm^jc JfT'-p P- ^ O im * ^ 1 c ‘.p « r. » CV а

Р о im ► . A •Tf4 k -m Qy f p

Г* г %* Г'\. > o j“. 3 «¿ 3 í О ф

м * * * * с 4» c > p 01 .

] 50 100 1 50

Полынь сантонийская (Artemisia santonica)

Проростки gj

Ювенильное состояние g2

Имматурное состояние g

200

250

30(

v Виргинильное состояние

Молодое генеративное состояние

Средневозрастное - старое генеративное состояние Средневозрастное - старое генеративное состояние

•■'Г. ф • D... Ч O cj : R*2 i,m-. o d'° Ш 9

о * ь О q т <? , Ó O ГО---*, o 5^ Р. P ip / V

ЩЩ" рг ■$ P' 3 j. ■;p

" «Je ■-P É % dfr p.: “•„Г Ш P (W oP ■ 1 m

А. í)cy t * f г Ní « O Vft ( 3 ¡tS

V. о J jo .. • І ' P. v P J * O p . 0..Ї #4v 8 *1 # ( P' . », С

0 50 1 00

o Полынь сантонийская (Artemisia santonica) v

P Проростки g1

j Ювенильное состояние g2

im Имматурное состояние g3

150

200

250

300

Молодое генеративное состояние

Средневозрастное - старое генеративное состояние Средневозрастное - старое генеративное состояние

Рис. 5. Горизонтальная проекция ценопопуляцииА. santonica на участке N° 3 (состояние на 16.05.2011)

Онтогенетические состояния

Рис. 6. Возрастной спектр ценопопуляции А. santonica на участке № 3

Рис. 7. Базовый онтогенетический спектр изученной популяции А. santonica

Заключение

1. Изучение пространственно-демографической структуры ценопопуляции А. santonica в районе исследования показало наличие только «молодых» ценопопуляций.

2. Преобладание проростков в обследованных ценопопуляциях может быть объяснено благоприятными условиями прорастания и обитания в средней части катены. Высокая степень дренажа на склоне и, как следствие, отсутствие застойных явлений способствуют прорастанию семян, приводят к длительному и благополучному периоду существования особей генеративной стадии (g—g2).

3. Воздействие комплекса антропогенных факторов привело к формированию «молодых» с демографической точки зрения це-нопопуляций.

4. Способность А. santonica достаточно быстро во временном отношении и на больших площадях восстанавливать пространственно-демографический потенциал своих ценопопуляций свидетельствует о высоком эколого-биологическом потенциале и пластичности этого вида-доминанта.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Водорезова, Л. А. Фармакогностическое изучение полыни сантониковой : автореф. дис. ... канд. фармац. наук : 15.00.02 / Водорезова Лариса Алексеевна. - Пятигорск, 2006. - 23 с.

2. Жукова, Л. А. Популяционная жизнь луговых растений / Л. А. Жукова. - Йошкар-Ола : Ла-нар, 1995. - 224 с.

3. Заугольнова, Л. Б. Структура популяций семенных растений и проблемы их мониторинга :

автореф. дис. ... д-ра биол. наук / Заугольнова Людмила Борисовна. - СПб., 1994. - 70 с.

4. Кормовые растения сенокосов и пастбищ СССР. В 3 т. Т. 3 / И. В. Ларин [и др.]. - М. ; Л. : Сельхозгиз, 1956. - 879 с.

5. Лавренко, Е. М. Средиземные пустыни / Е. М. Лавренко // Растительность европейской части СССР. - Л. : Наука, 1980. - С. 298-299.

6. Лавренко, Е. М. Степи / Е. М. Лавренко, Г. И. Билык // Растительность европейской части СССР - Л. : Наука, 1980. - С. 203-272.

7. Липатова, В. В. Субаридные и аридные поймы / В. В. Липатова // Растительность европейской части СССР - Л. : Наука, 1980. - С. 358-371.

8. Работнов, Т. А. Вопросы изучения состава популяций для целей фитоценологии / Т. А. Ра-ботнов // Проблемы ботаники. Вып. 1. - М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1950. - С. 465-483.

9. Растительные ресурсы СССР : Цветковые растения, их химический состав, использование. Сем. Asteraceae (Compositae). - СПб. : Наука, 1993. - 352 с.

10. Симагина, Н. О. Аллелопатические свойства гликогалофита Artemisia santonica L. / Н. О. Си-магина // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». - 2006. - Т. 19 (58), J№ 4. - С. 177-185.

11. Симагина, Н. О. Фенольные соединения Artemisia santonica L., Halocnemum strobilaceum (Pall.) M. Bieb., проявляющие аллелопатическую активность / Н. О. Симагина, Н. В. Глумова // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». - 2008. - Т. 21 (60), № 2. - С. 113-160.

12. Смирнова, О. В. Структура травянистого покрова широколиственных лесов / О. В. Смирнова. - М. : Наука, 1987. - 207 с.

13. Уранов, А. А. Возрастной спектр фитоце-нопопуляций как функция времени и энергии вол-

новых процессов / А. А. Уранов // Биологические науки. - 1975. - №> 2. - С. 7-34.

Е. А. Волковой, В. Н. Храмцова. - СПб. : [б. и.],

2003. - С. 112-118.

14. Храмцов, В. Н. Растительность солончаков / В. Н. Храмцов // Ботаническая география Казахстана и Средней Азии (в пределах пустынной области) / под ред. Е. И. Рачковской,

16. Ценопопуляция растений (основные понятия и структура). - М. : Наука, 1976. - 217 с.

15. Ценопопуляции растений (очерки популяционной биологии). - М. : Наука, 1988. - 184 с.

THE PECULIARITIES OF FORMATION REGIONAL AND DEMOGRAPHICAL STRUCTURE OF CENOPOPULATIONS OF ARTEMISIA SANTONICA L. (ASTERACEA)

UNDER THE IMPACT OF ANTHROPOGENIC FACTORS

Postgraduate Student, Department of Biology,

Volgograd State University,

Head of Ecological Department, “Volgogradnefteproekt” [email protected], [email protected]

Prospect Universitetsky, 100, 400062 Volgograd, Russian Federation

DSc in Biology, Professor,

Head of Department of Biology,

Volgograd State University [email protected], [email protected]

Prospect Universitetsky, 100, 400062 Volgograd, Russian Federation

Abstract. The investigation results of cenopopulations of Artemisia santonica L., in Kumo-Manychskaya hollow (republic of Kalmykia). The demographic and regional structure of cenopopulations under the impact of anthropogenic factors are described. The impact of peculiarities of living on the ontogenetical stages is characterized.

Key words: cenopopulations, age states, ontogenetic stages, demographic spectrums, regional structure, Artemisia santonica, anthropogenic factors.

Zenkina Тя^япя Evgenievna

Sagalaev Vadim Alexandrovich