CC BY
7
_БОТАНИКА / BOTANICS_
DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.123.27
ОСОБЕННОСТИ СОХРАНЕНИЯ ПОПУЛЯЦИИ GYPSOPHILA PATRINIISER. ПУТЕМ РЕСТАВРАЦИИ НА
НОВОМ УЧАСТКЕ
Научная статья
Куприянов А.Н.1' *, Климова О.А.2, Куприянов О.А.3
3 ORCID : 0000-0003-2510-1484;
1 2 Кузбасский ботанический сад ФИЦ УУХ СО РАН, Кемерово, Российская Федерация 3 Кемеровский филиал ФИЦ ИВТ, Кемерово, Российская Федерация
* Корреспондирующий автор (kupr-42[at]yandex.ru)
Аннотация
G. patrinii имеет несколько характерных особенностей биологии, связанных с нетипичными кальцефитными местообитаниями, среда оставляет неизгладимую печать на весь морфологический облик и биологические свойства растения. С другой стороны, ценопопуляции G. patrinii неразрывно связаны с каменистыми местообитаниями, их разрушение приводит к исчезновению вида. На территории горного отвода Бачатского угольного разреза АО «УК «Кузбассразрезуголь», расположенного в Беловском городском округе Кемеровской области согласно проектным документам развития угольного разреза уничтожается популяция G. patrinii. Изучены возможности сохранения популяции Gypsophila patrinii Ser. путем реставрации на территории регионального заказника «Бочатские сопки» (Кузбасс).
Ключевые слова: Gypsophila patrinii Ser., Кемеровская область-Кузбасс, реставрация, биологические особенности.
SPECIFICS OF PRESERVATION OF GYPSOPHILA PATRINII SER. POPULATION BY RESTORATION ON A
NEW SITE
Research article
Kupriyanov A.N.1' *, Klimova O.A.2, Kupriyanov O.A.3
3 ORCID : 0000-0003-2510-1484; 1 2 Kuzbass Botanical Garden FRC CCC, Kemerovo, Russian Federation 3 Federal Research Center for Information and Computational Technologies, Kemerovo, Russian Federation
* Corresponding author (kupr-42[at]yandex.ru)
Abstract
G. patrinii has several characteristic biological features associated with atypical calcareous habitats, the environment leaves an indelible stamp on the entire morphological appearance and biological properties of the plant. On the other hand, cenopopulations of G. patrinii are inextricably linked with stony habitats, their destruction leads to the extinction of the species. The population of G. patrinii is destroyed on the territory of the mining allotment of the Bachatsky coal mine of JSC "UK Kuzbassrazrezugol" located in Belovsky urban district of Kemerovo Oblast according to the project documents of the development of the coal mine. The possibilities of preservation of the population of Gypsophila patrinii Ser. by restoration on the territory of the regional reserve "Bochatskiye sopki" (Kuzbass) were studied.
Keywords: Gypsophila patrinii Ser., Kemerovo Oblast-Kuzbass, restoration, biological specifics.
Введение
В мировой повестке на ближайшие 10 лет намечены 17 целей устойчивого развития, одно из которых - сохранение биологического разнообразия [14].
Gypsophila patrinii Ser. - евразийский вид, встречающийся на юге Сибири, в Северном и Центральном Казахстане, юге России [9]. На протяжении всего ареала G. patrinii встречается редко, его местообитания часто разрушаются. Это послужило поводом включения G. patrinii в региональные Красные книги России [2], [3], [4]. Наиболее уязвимы популяции G. patrinii на территории Кемеровской области (Кузбасс), где большая часть степных местообитаний разрушена или разрушается в результате добычи угля [10].
Под реставрацией понимается восстановление существующих, но угасающих или малочисленных популяций [11]. Опыт реставрации популяций редких растений ранее был апробирован на сохранении популяций Glycyrrhiza uralensis Fisch. и Epipactis helleborine (L.) Crantz.
G. patrinii - имеет несколько характерных особенностей биологии, связанных с нетипичными кальцефитными местообитаниями, среда оставляет неизгладимую печать на весь морфологический облик и биологические свойства растения. С другой стороны, ценопопуляции G. patrinii неразрывно связаны с каменистыми местообитаниями, их разрушение приводит к исчезновению вида. На территории горного отвода Бачатского угольного разреза АО «УК «Кузбассразрезуголь», расположенного в Беловском городском округе Кемеровской области согласно проектным документам развития угольного разреза уничтожается популяция G. patrinii. Для сохранения растений было принято решение восстановить популяцию G. patrinii на территории ботанического заказника «Бачатские сопки» расположенном в Беловском районе Кемеровской области.
Целью исследований явилось реставрация популяции G. patrinii на территории природного заказника Бочатские сопки.
Объекты и методы исследований
Местонахождения G. patrinii в основном находятся на степных склонах низкогорий, обрамляющих Кузнецкую котловину, представляющих периферию крупной мульды, так называемые горы Мелафировой подковы [13], [6]: Тарадановский увал, Ажендаровский кряж, Салтымаковский кряж, Абинские горы, хребет Узун, Караканский хребет и Бачатские сопки. G. patrinii входит в сообщества луговых и мелкодерновинных петрофитных степей с близким залеганием коренных пород [1], [5].
В 2018 году семена G. patrinii были собраны в местах природного произрастания и высеяны на территории заказника.
Для реконструкции были выбраны участки мелкодернистой каменистой степи, аналогичной участку Бачатского угольного разреза (табл). Основными доминантами на сопках угольного разреза являются Helictotrichon desertorum (Less.) Nevski, Hedysarum gmelinii Ledeb., Potentilla acaulis L., Artemisia frigida Willd., Onosma simplicissima L. На территории заказника: Stipa capillata L., Seseli ledebourii G. Don f., Onosma simplicissima L., Schizonepeta multifida (L.) Briq. Следует отметить, что сохранность растительного покрова в пределах горного отвода несколько выше, чем на территории недавно организованного заказника.
Таблица 1 - Характеристика участков каменистой степи DOI: https://doi.Org/10.23670/IRJ.2022.123.27.1
Показатель Горный отвод Бачатского угольного разреза Ботанический заказник «Бачатские сопки»
Координаты 54°32908'' с.ш. 86°14719" в.д 54°28997'' с.ш. 86°24714" в.д
Характер поверхности Склон 15° Каменистая вершина
Растительная ассоциация Мелкодерновинная каменистая степь Антропогенно нарушенная мелкодерновинная каменистая степь
Почва Неполноразвитая, щебнистая, чернозем выщелочный Неполноразвитая, щебнистая, чернозем выщелочный
Структура почвы Горизонт А 0-5 см, черный, богатый перегноем Б 5-10 см, смесь почвы и щебня С > 10 см, коренная порода в виде трещиноватых известняков Горизонт А 0-5 см, черный, богатый перегноем Б 5-10 см, смесь почвы и щебня С > 10 см, коренная порода в виде трещиноватых известняков
Общее проективное покрытие, % 60 60
Основные доминанты растительного покрова Helitrotrochon desertorum 10% Hedysarum turczaninovii 5% Potentilla acaulis 5% Artemisia frigida 10% Onosma simplicissima 5% Stipa сарШаШ 20% Seseli ЫеЬиги 5% Onosma simplicissima 3% Medicago falcata 3% Schizonepeta тиМ^а 3%
Общее количество видов, шт. 24 30
Органическое вещество, % 13,44 12,92
Азот аммонийный, мг/кг <5,0 <5,0
Фосфор подвижный (по Р205), мг/кг 46 40
Калий подвижный (К2О), мг/кг 218 298
Сумма поглощенных оснований, ммоль/100 г 97,2 96,0
Гидролитическая кислотность, ммоль/100 г 0,45 1,15
рНВОл, ед. рН 8,15 8,04
рНсол, ед. рН 7,12 6,42
Семена были собраны и высеяны 01.10. 2018 г. на площади около 100 м2 без заделки в почву в количестве около1000 шт. Наблюдения проводились в период мониторинговых исследований в период с 2019 по 2022 гг. У растений оценивалась всхожесть семян и особенности первых стадий онтогенеза согласно методическим указаниям [8], [7], [12].
Результаты и обсуждение
См
10 -
5 -
0 -I
J
11П
В природных популяциях в среднегенеративном состоянии G. раШип представлен кустарничком с развитой стержневой корневой системой и несколькими генеративными стеблями высотой 25-40 см. На средневозрастном генеративном побеге формируется широко-метельчатое соцветие с многочисленными цветками (до 500 шт.) Общее количество семян 250-350 шт/раст. Как правило, семена не имеют периода покоя и могут прорастать в конце вегетативного сезона. Всхожесть семян высокая до 50-60%, полевая - очень низкая около 2%. Прорастание надземное у проростков (р), семядоли линейно-ланцентные, сизовато-зеленые 0,5-0,7 см., дл. и 1,5-2 мм шир. Первые настоящие листья похожи на семядоли, но отличаются большими размерами: 2-2,2 см. дл и 2-3 мм шир. Ниже семядолей располагается гипокотиль, переходящий в первичный стержневой корешок 2,5-3 см дл (рис.1).
В ювенильном состоянии (]) в основании отмерших семядолей и первых настоящих листьев образуются розеточные побеги (2-3) из 3-4 линейных листьев. Формируется сложный розеточный побег, из которых один является главным и отличается более крупными листьями. Корневая система представлена стержневым корнем 3-5 см дл. с небольшим количеством боковых корней (рис. 1, J).
Имматурное состояние (т) характеризуется ростом одного главного побега, остальные остаются розеточными. В этот период длина растения достигает 8-10 см. (рис. 1 т). В структуре побегов, появляются черты, присущие взрослому растению. Главный корень имеет слабое ветвление, длина его 6-8 см. В этом состоянии большинство особей переживают зиму.
Во второй год растение переходят в виргинильное состояние (V). У растений образуется разветленное корневище с системой укороченных и удлиненных боковых побегов. Для этого состояния характерны крупные линейно-ланцетные листья 3,5-5 см дл. и 3-5 мм шир. Высота растений достигает 17-20 см. В основании побегов образуется слабо выраженное корневище, главный корень слегка утолщается, его диаметр достигает 3,5-4 мм., глубина проникновения в почву - 30-35 см., боковые корни хорошо развиты. Большинство экземпляров в этом состоянии уходят под зиму.
В состояние молодого генеративного растения отдельные особи (около 5-10%) переходят осенью второго года жизни, остальные - на третий год. Для них характерны удлиненные вегетативные побеги и образование одного цветущего побега, ветвление которого начинается в верхней части побега. Листья линейные 5-7 см дл и 2-3 мм шир. (рис. 3 gl). Главный корень стержневой довольно толстый с развитыми боковыми корнями. В этом состоянии образуется система укороченных побегов, образующих приподнятую дернинку из верхнерозеточных монокарпических побегов и 1-2 генеративных побега. В отличие от растений, зацветших в первый год, удлиненных вегетативных побегов не образуется или они единичные. К концу второго года в основании побегов образуется слабо выраженное корневище, главный корень слегка утолщается, его диаметр достигает 3,5-4 мм., формируется система укороченных и удлиненных боковых побегов, высота растений достигает 17-20 см.
Рисунок 1 - Онтогенез G. ратин DOI: https://doi.Org/10.23670/IRJ.2022.123.27.2
Примечание: р - проростки, ] - ювенильные растение, т - имматурное растение
Рисунок 2 - Онтогенез G. patrinii DOI: https://doi.Org/10.23670/IRJ.2022.123.27.3
Примечание: gi - молодые генеративные растения
Заключение
Как показали исследования, сохранение популяции Gypsophila patrinii Ser. путем реставрации вполне возможно при тщательном подборе местообитаний типичных для этого вида.
Финансирование
Работа выполнена в рамках договора с АО «УК «КУЗБАССРАЗРЕЗУГОЛЬ» № 01/КМ/2018 по теме: «Разработка методов (ex situ и in situ) сохранения редких и исчезающих растений, занесенных в Красную книгу Кемеровской области, местообитания которых находятся на территории ключевой ботанической территории «Байатские сопки»; госзадания № 0352-2016-0002 «Оценка состояния и охрана флористического разнообразия под влиянием антропогенных и техногенных факторов in situ и ex situ».
Конфликт интересов
Не указан.
Рецензия
Ефременко Е.С., Омский государственный медицинский университет, кафедра биохимии, заведующий кафедрой, Омск, Российская Федерация DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.123.27.4
Funding
The work was carried out within the framework of the contract with JSC "UK "KUZBASSRAZREZUGOL" No. 01/KM/2018 on the topic: "Development of methods (ex situ and in situ) for the conservation of rare and endangered plants listed in the Red Book of the Kemerovo region, whose habitats are located on the territory of the key botanical territory "Bayatsky Hills"; state task No. 0352-2016-0002 "Assessment of the state and protection of floral diversity under the influence of anthropogenic and technogenic factors in situ and ex situ".
Conflict of Interest
None declared.
Review
Efremenko E.S., Omsk State Medical University, Omsk, Russian Federation
DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.123.27.4
Список литературы / References
1. Куприянов А.Н. Ключевые ботанические территории / А.Н. Куприянов, Н.Н Лащинский, Т.Е Буко и др. -Кемерово: Ирбис, 2009. - 104 с.
2. Андреев Б.Г. Красная книга Кузбасса / Б.Г. Андреев, П.А. Волобаев, И.А. Горбунова и др. - Кемерово: ВЕКТОР-ПРИНТ, 2021. - 240 с.
3. Черешнев И.А. Красная книга Магаданской области: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений и животных / И.А. Черешнев, А.В. Андреев, Д.И. Берман и др. - Магадан: ИБП Севера ДВО РАН, 2008. - 429 с.
4. Абрамова А.М. Красная книга Республики Башкортостан / А.М. Абрамова, Э.З. Башинева, А.Х. Галеева и др. -Уфа: МедиаПринт, 2011. - 384 с.
5. Лащинский Н.Н Растительный мир Караканского хребта / Н.Н Лащинский, С.А Шереметова, Н.И Макунина и др. - Новосибирск: ГЕО, 2011. - 120 с.
6. Кутолин В.А. Трапповая формация Кузбасса / В.А. Кутолин - Новосибирск: АН СССР, 1963. - 117 с.
7. Уранов А.А. Возрастной спектр фитоценопопуляций как функция времени и энергетических волновых процессов. / А.А. Уранов // Науч. докл. Высш. школы. Биол. науки. - 1975. - № 2. - с. 7-34. - URL: https://istina.msu.ш/download/10714107/1oNpVd:aaMnwfJm3Vhc56-BDDSG3Red2zY/ (дата обращения: 20.05.22).
8. Работнов Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в лесных ценозах. / Т.А. Работнов // Труды БИН АН СССР. - 1950. - № 3-6. - с. 7-204.
9. Белкин Д.Л. Род Gypsophila (СагуорЬгуПасеае) в Алтайской Горной стране. / Д.Л. Белкин, А.И. Шмаков // Turczaninowia. - 2013. - № 16-2. - с. 8-12. - URL: http://turczamnowia.asu.ru/artideMew/707 (дата обращения: 12.05.22).
10. Манаков Ю.А. Система ООПТ Кемеровской области как фактор смягчения воздействия угледобычи на биологическое разнообразие. / Ю.А. Манаков, О.А. Куприянов // Уголь. - 2019. - № 7. - с. 89-94. - URL: http://www.ugoHnfo.ru/index.php?artide=201907089 (дата обращения: 13.06.22). - DOI: 10.18796/0041-5790-2019-7-89-94
11. Елисафенко Т.В. Терминология, используемая в описании восстановления природных популяций. / Т.В. Елисафенко, О.В. Дорогина // Растительные ресурсы. - 2019. - № 55-2. - с. 284-290. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_38252931_90171029.pdf (дата обращения: 16.05.22).
12. Смирнова О.В. Критерии выделения возрастных состояний и особенности хода онтогенеза у растений разных биоморф. / О.В. Смирнова, Л.Б. Заугольнова, Н.А. Торопова и др. // Ценопопуляции растений (основные понятия и структура); - М.: Наука, 1976. - с. 14-43.
13. Усов М.А. Кузнецкий каменноугольный бассейн. / М.А. Усов // Труды I энергетического съезда Западной Сибири. - 1932.
14. Конвенция о биологическом разнообразии [Электронный ресурс] // Конвенция о биологическом разнообразии. - 1992. - URL: https://www.cbd.int/doc/legal/cbd-ru.pdf. (дата обращения: 16.08.22)
Список литературы на английском языке / References in English
1. Kupriyanov A.N. Klyuchevy'e botanicheskie territorii [Key Botanical Areas] / A.N. Kupriyanov, N.N Lashhinskij, T.E Buko et al. - Kemerovo: Irbis, 2009. - 104 p. [in Russian]
2. Andreev B.G. Krasnaya kniga Kuzbassa [Red Book of Kuzbass] / B.G. Andreev, P.A. Volobaev, I.A. Gorbunova et al. -Kemerovo: VEKTOR-PRINT, 2021. - 240 p. [in Russian]
3. Chereshnev I.A. Krasnaya kniga Magadanskoj oblasti: Redkie i naxodyashhiesya pod ugrozoj ischeznoveniya vidy' rastenij i zhivotny'x [Red Book of the Magadan Region: Rare and endangered species of plants and animals] / I.A. Chereshnev, A.V. Andreev, D.I. Berman et al. - Magadan: IBP Severa DVO RAN, 2008. - 429 p. [in Russian]
4. Abramova A.M. Krasnaya kniga Respubliki Bashkortostan [Red Book of the Republic of Bashkortostan] / A.M. Abramova, E'.Z. Bashineva, A.X. Galeeva et al. - Ufa: MediaPrint, 2011. - 384 p. [in Russian]
5. Lashhinskij N.N Rastitel'ny'j mir Karakanskogo xrebta [Flora of the Karakan Range] / N.N Lashhinskij, S.A Sheremetova, N.I Makunina et al. - Novosibirsk: GEO, 2011. - 120 p. [in Russian]
6. Kutolin V.A. Tpappovaya fopmaciya Kuzbacca [Trap formation of Kuzbass] / V.A. Kutolin - Novosibirsk: AN SSSR, 1963. - 117 p. [in Russian]
7. Uranov A.A. Vozrastnoj spektr fitocenopopulyacij kak funkciya vremeni i e'nergeticheskix volnovy'x processov [Age spectrum of phytocoenopopulations as a function of time and energy wave processes]. / A.A. Uranov // Nauch. dokl. Vy'ssh. shkoly'. Biol. nauki [Scientific report Higher schools. Biol. science]. - 1975. - № 2. - p. 7-34. - URL: https://istina.msu.ru/download/10714107/1oNpVd:aaMnwfJm3Vhc56-BDDSG3Red2zY/ (accessed: 20.05.22). [in Russian]
8. Rabotnov T.A. Zhiznenny'j cikl mnogoletnix travyanisty'x rastenij v lesny'x cenozax [Life cycle of perennial herbaceous plants in forest cenoses]. / T.A. Rabotnov // Trudy' BIN AN SSSR [Proceedings of BIN AS USSR]. - 1950. - № 36. - p. 7-204. [in Russian]
9. Belkin D.L. Rod Gypsophila (Caryophyllaceae) v Altajskoj Gornoj strane [Genus Gypsophila (Caryophyllaceae) in Altai mountain country]. / D.L. Belkin, A.I. Shmakov // Turczaninowia [Turczaninowia]. - 2013. - № 16-2. - p. 8-12. - URL: http://turczaninowia.asu.ru/article/view/707 (accessed: 12.05.22). [in Russian]
10. Manakov Yu.A. Sistema OOPT Kemerovskoj oblasti kak faktor smyagcheniya vozdejstviya ugledoby'chi na biologicheskoe raznoobrazie [The system of specially protected natural areas of the Kemerovo regionas a factor inmitigating the impact of coal mining on biodiversity]. / Yu.A. Manakov, O.A. Kupriyanov // Ugol' [Ugol' - Russian Coal Journal]. -2019. - № 7. - p. 89-94. - URL: http://www.ugolinfo.ru/index.php?article=201907089 (accessed: 13.06.22). - DOI: 10.18796/0041-5790-2019-7-89-94 [in Russian]
11. Elisafenko T.V. Terminologiya, ispol'zuemaya v opisanii vosstanovleniya prirodny'x populyacij [Revisiting Terms Used in Recovery of Natural Populations]. / T.V. Elisafenko, O.V. Dorogina // Rastitel'ny'e resursy' [Plant resources]. - 2019. -№ 55-2. - p. 284-290. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_38252931_90171029.pdf (accessed: 16.05.22). [in Russian]
12. Smirnova O.V. Kriterii vy'deleniya vozrastny'x sostoyanij i osobennosti xoda ontogeneza u rastenij razny'x biomorf [Criteria for the identification of age conditions and features of the course of ontogenesis in plants of different biomorphs]. / O.V. Smirnova, L.B. Zaugol'nova, N.A. Toropova et al. // Plant cenopopulations (basic concepts and structure); - M.: Nauka, 1976. - p. 14-43. [in Russian]
13. Usov M.A. Kuznetskii kamennougolnii bassein [Kuznetsk coal basin]. / M.A. Usov // Proceedings of the I Energy Congress of Western Siberia. - 1932. [in Russian]
14. Konvenciya o biologicheskom raznoobrazii [The Convention on Biological Diversity] [Electronic source] // The Convention on Biological Diversity. - 1992. - URL: https://www.cbd.int/doc/legal/cbd-ru.pdf. (accessed: 16.08.22) [in Russian]
