Вяз гладкий в природных условиях Ирбитского района Свердловской области и в озеленительных посадках Екатеринбурга Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ВЯЗ ГЛАДКИЙ В ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ ИРБИТСКОГО РАЙОНА СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ И В ОЗЕЛЕНИТЕЛЬНЫХ ПОСАДКАХ ЕКАТЕРИНБУРГА

А. П. КОЖЕВНИКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой,

ведущий научный сотрудник, Уральский государственный лесотехнический университет, Ботанический сад Уральского отделения Российской академии наук,

Т. М. ГНЕУШЕВА, аспирант, А. Ф. ЯППАРОВА, соискатель,

Уральский государственный лесотехнический университет

620100, г. Екатеринбург, Сибирский тр., д. 37; тел.: 8 (343) 254-64-32; e-mail: kozhevnikova_gal@mail.ru

620144, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, д. 202; тел.: 8 (343) 260-82-58

Положительная рецензия представлена С. В. Залесовым, доктором сельскохозяйственных наук, профессором, заведующим кафедрой лесоводства Уральского государственного лесотехнического университета.

Основной ареал вяза гладкого (Ulmus laevis Pall.) находится в пределах Западной и Восточной Европы. Самое западное крыло ареала вяза находится во Франции, в нижней части бассейна р. Луары. Северная граница распространения вяза проходит по северной Франции, Бельгии, Нидерландам, Южной Дании, пересекает север Эстонии и юг Финляндии. Самую северную реликтовую рощу вяза гладкого на северо-западе России, на крутых берегах р. Волхов, исследовал Ю. П. Кожевников (1998).

На Урале и на прилегающих к нему равнинах проходят восточные границы ареалов вяза шершавого (Ulmus scabra Mill.) и вяза гладкого, относящихся к неморальному (широколиственному, хвойно-широколиственному) комплексу (Горчаковский, 1962). Вяз шершавый имеет второе название — ильм — от кельтского — «elm». В лесном хозяйстве оба вида вяза считают ильмом. Вяз шершавый произрастает в лесах и поймах Предуралья и горного Урала (до линии Пермь-Екатеринбург) на плодородных почвах (Мамаев, Кожевников, 2006). На произрастание вяза гладкого в уремах Зауралья, в окрестностях г. Ир-бита, по р. Ницце и ее притокам близ г. Ирбита, по р. Синячихе, а также в двух пунктах по р. Туре обратил внимание К. К. Полуяхтов (1959, цит. по: Горчаковский, 1968). Изолированный фрагмент ареала данного вида отделен от восточной границы основного ареала, проходящей по Уральским горам дизъюнкцией порядка 200-300 км. Места наибольшей концентрации местонахождений вяза по р. Ницце находятся в подзоне предлесостепных березово-осиновых лесов, близко к границе лесостепи, а по р. Туре — в подзоне южной тайги. Вязовые уремы обычно тянутся в виде сплошных или прерывающихся лент (шириной до 50-60 м) вдоль стариц. Вяз занимает длительно затопляемые участки поймы, малопригодные для произрастания других деревьев. На крайнем пределе распространения вяз образует здесь один из интразональных типов растительных сообществ. Вследствие хищнического отношения к этому виду, лески с участием вяза сократились и приняли островной характер. Особенно интенсивно вяз истреблялся близ крупных населенных пунктов по p. Type и Нице, где заготавливался на дуги, поступавшие из этих мест в большом количестве на Ирбитскую ярмарку. П. Л. Горчаковский (1949) вязовые лески предлагал

использовать в качестве семенных участков для разведения вяза в Западной Сибири. Использование семян инорайонного происхождения может привести к исчезновению адаптаций, свойственных данной популяции, снижению приспособленности и продуктивности (Семериков, 1986). По сравнению с дубовыми, кленовыми и липовыми лесами площадь ильмовых и вязовых лесов крайне не велика (Мамаев, 1973). Поэтому изучение ботанического памятника природы «Вязовые лески», находящегося на крайней восточной границе ареала вяза гладкого в России, актуально. Вяз гладкий используют в озеленении, так как он довольно газоустойчив. Густая, тенистая крона создает преграду для пыли, поэтому данный вид считается одним из лучших очистителей воздуха. Его листья задерживают в несколько раз больше пыли, чем листья тополя бальзамического, клена ясенелистного, липы мелколистной. Вяз способен хорошо переносить стрижку и удерживать полученную в ходе стрижки форму в течение долгого времени. Из 20 видов, наиболее часто используемых в озеленении Екатеринбурга, вяз гладкий занимает 13-е место, после тополя бальзамического, клена ясенелистного и др. (Кожевников, Кожевникова, 2007).

Цель и методика исследований.

Цель исследования — определение уровня изменчивости морфологических признаков деревьев вяза гладкого в изолированных от сплошного ареала ценопопуляциях на северо-восточном пределе его естественного распространения и в озеленительных посадках г. Екатеринбурга, а также использование в качестве информативного маркера — относительных показателей параметров листьев вяза гладкого для дифференциации его внутривидовых групп по происхождению и по их реакции на экологические условия.

Объектами исследования являются «Вязовые лески» (№ 1 и № 2) — изолированная от сплошного ареала ценопопуляция вяза гладкого (ботанический памятник природы в окрестностях г. Ирбита Свердловской области). Следующие два объекта (№ 3 и № 4) — полезащитные полосы, расположенные в 20 км от г. Ирбита. Объект № 5 — территория детского сада г. Ирбит.

На территории г. Екатеринбурга расположены 8 объектов (деревья вяза гладкого в озеленительных

Таблица 1

Изменчивость морфологических параметров деревьев вяза гладкого в природных условиях и в озеленительных посадках

Объект исследования Кол- во дере- вьев, шт. Высота деревьев, м Диаметр деревьев на высоте 1,3 м, см Высота кроны, м Диаметр кроны, м

Х ± тх CV, % Х ± тх CV, % Х ± тх CV, % Х ± тх CV, %

г. Ирбит и его окрестности

«Вязовые лески № 1» 16 8,5 ± 0,30 14,3 46,4 ± 0,81 7,0 6,4 ± 0,32 20,2 11,9 ± 0,18 6,1

«Вязовые лески № 2» 40 7,9 ± 0,23 18,2 37,4 ± 1,00 17,1 6,2 ± 0,21 21,6 9,9 ± 0,26 16,9

Полезащитные полосы № 1 40 9,3 ± 0,22 15,1 22,4 ± 0,52 14,8 8,5 ± 0,23 17,1 4,1 ± 0,11 16,6

Полезащитные полосы № 2 40 8,0 ± 0,12 9,6 16,3 ± 0,49 18,8 7,2 ± 0,12 10,4 3,5 ± 0,07 12,9

Детский сад г. Ирбит 21 10,3 ± 0,14 6,2 26,5 ± 1,17 20,2 7,6 ± 0,19 11,3 6,0 ± 0,17 13,1

г. Екатеринбург

Пересечение ул. Вайнера и просп. им. Ленина 20 9,5 ± 0,25 11,7 29,5 ± 1,35 20,9 7,4 ± 0,2 12,2 9,4 ± 0,43 20,3

ул. Большакова 40 9,8 ± 0,18 11,8 25,5 ± 0,71 17,6 7,9 ± 0,19 15,4 5,9 ± 0,2 21,3

ул. Куйбышева 40 5,1 ± 0,16 19,9 17,1 ± 0,45 16,5 4,7 ± 0,16 20,9 5,9 ± 0,15 15,8

ул. Белореченская 40 7,8 ± 0,14 11,6 22,7 ± 0,84 23,4 6,6 ± 0,15 14,2 8,4 ± 0,2 15,1

ул. Лифтостроительная 22 9,3 ± 0,27 13,1 33,9 ± 1,10 14,5 7,8 ± 0,25 14,2 6,5 ± 0,18 12,5

«Дендрологический парк-выставка» 40 12,7 ± 0,28 14,1 40,9 ± 1,69 26,1 11,0 ± 0,26 15,2 11,6 ± 0,44 24,2

Лесопарк им. Лесоводов России 31 9,6 ± 0,29 17,4 18,4 ± 0,86 25,9 8,2 ± 0,3 20,1 5,3 ± 0,26 27,2

Калиновский лесопарк 40 11,3 ± 0,21 11,9 20,9 ± 0,60 18,2 10,2 ± 0,2 12,1 4,7 ± 0,19 25,1

посадках): на улицах Большакова, Куйбышева, Белореченской, Лифтостроительной, на пересечении ул. Вайнера и проспекта им. Ленина, в «Дендрологическом парке-выставке» и лесопарковые культуры вяза в лесопарках — им. Лесоводов России и Калиновском.

Согласно методике работы у 430 деревьев вяза гладкого проведено 1720 замеров морфологических параметров: высота дерева (м), диаметр ствола на высоте 1,3 м (см), высота кроны (м) и диаметр кроны (м). Высота деревьев и высота кроны измерены с помощью высотомера с точность до 0,1 м, диаметр ствола определен мерной вилкой с точностью до 1 мм, диаметр кроны установлен мерной лентой с точностью до 0,1 м.

Для изучения внутривидовой дифференциации по форме и величине листовых пластин вяза гладкого собраны листья по 10 шт. с 7 деревьев на каждом из 13 объектов. Нормально развитые листья без механических повреждений были взяты с хорошо освещенных ветвей кроны на высоте 2 м. Измерение длины и ширины листьев произведено в камеральных условиях. Длина и ширина листовой пластинки измерены линейкой с точностью до 1 мм.

Для изучения семенного размножения вяза гладкого различного происхождения в начале июня были собраны семена, по 100 шт. с трех объектов. Данные семена были посеяны в питомнике на новой территории сада УГЛТУ. В сентябре у однолетних сеянцев линейкой была измерена высота с точностью до 1 мм.

Изменчивость морфологических признаков определена по эмпирической шкале уровней изменчивости С. А. Мамаева (1973): очень низкий < 7 %; низкий 8-12 %; средний 13-20 %; повышенный 21-30 %; высокий 31-40 %; очень высокий > 40 %. Статистико-математическая обработка материалов проведена по методике Г. Н. Зайцева (1984).

Информационные признаки (длина и ширина листьев) использованы нами одновременно при таксономическом разделении локальных природных цено-популяций различного географического происхождения и групп деревьев вяза гладкого в озеленительных посадках. По оси абсцисс — показатель (индекс) формы (вытянутости) листовых пластин (отношение длины листа к его ширине). По оси ординат — величина листовых пластин (произведение длины листа на его ширину). Точки, расположенные в большем отдалении от нуля по вертикали, соответствуют более крупным листьям, а по горизонтали — изменению формы листьев от коротких — к более удлиненным. После того как точки, соответствующие всем измеренным листьям, были внесены в систему координат, пограничные для каждого таксона точки соединялись замкнутой кривой. При этом применяли стандартные программы Microsoft Word и Microsoft Excel.

Результаты исследований.

Максимальная высота деревьев вяза гладкого (12,7 м), установлена в «Дендрологическом парке-выставке» (табл. 1). На территории детского сада г. Ирбит уровень изменчивости по высоте очень низкий, на остальных объектах — низкий и средний. Максимальный диаметр деревьев вяза (46,4 см) при очень низком уровне изменчивости определен на территории ботанического памятника природы «Вязовые лески № 1». Повышенный уровень изменчивости диаметра деревьев вяза характерен для объектов, расположенных в г. Екатеринбурге: ул. Белореченская, «Дендрологический парк-выставка», лесопарк им. Лесоводов России. На остальных объектах диаметр деревьев имеет средний уровень изменчивости. Максимальная высота кроны деревьев вяза (12,7 м) при среднем уровне изменчивости определена в «Дендрологическом парке-выставке». Повышенный уровень изменчивости высоты кроны на-

www.m-avu.narod.ru www.avu.usaca.ru

Таблица 2

Всхожесть и высота однолетних сеянцев вяза гладкого

Происхождение семян Всхожесть семян, % Высота однолетних сеянцев, см

Х ± тх су % Р, %

ул. Большакова 25 17,5 ± 0,82 23,4 4,7

Пересечение ул. Вайнера и просп. им. Ленина 17 17,7 ± 0,86 19,7 4,8

Калиновский лесопарк 50 17,8 ± 0,77 30,5 4,3

130

120

110

100

90

80

70

60

50

ДхШ

1 - Озеленительные посадки г. Екатеринбурга

2 - Лесопарковые культуры г. Екатеринбурга

3 - Искусственные посадки г. Ирбит

4 - "Вязовые лески" №1

5 - "Вязовые лески" №2

Д/Ш

1,25

1,3

1,35

1,4

1,45

1,5

1,55

1,6

1,65

1,7

1,75

1,

1,85

1,9

Рисунок 1

Форма и величина листовых пластинок вяза гладкого в естественной ценопопуляции и в озеленительных посадках

городов Ирбит и Екатеринбург

блюдается на территории ботанического памятника природы «Вязовые лески», на всех остальных объектах — низкий и средний уровни. Максимальный диаметр кроны деревьев вяза гладкого (11,9 м) выявлен в ботаническом памятнике природы «Вязовые лески № 1» при очень низком уровне изменчивости. Низкий уровень изменчивости по данному показателю рассчитан нами в полезащитных полосах № 2 Ирбит-ского района. На остальных объектах уровень изменчивости диаметра кроны — средний и повышенный.

Установление повышенного уровня изменчивости диаметра деревьев и диаметра кроны вяза гладкого в «Дендрологическом парке выставке» и в Лесопарке им. лесоводов России указывает на экстремальные условия для его существования в городских условиях и в несвойственных ему фитоценозах. «Вязовые лески» в природных условиях Ирбитского района, не смотря на изоляцию от сплошного ареала вяза, являются устойчивыми и имеют очень низкий и средний уровни изменчивости по четырем морфологическим параметрам деревьев.

Для внутривидовой дифференциации вяза гладкого в естественных местообитаниях, лесопарковых культурах, лесозащитных полосах и в озеленительных посадках в зависимости от происхождения и реакции на экологические условия был построен график (по оси абсцисс — индекс формы листовых пластинок вяза, по оси ординат — величина его листовых пластинок) (рис. 1).

Изолированные от основного ареала «Вязовые лески № 1 и № 2» имеют самое меньшее поле распределения, связанное с небольшим фенотипическим разнообразием. Искусственные посадки вяза в г. Ирбит созданы на основе местных популяций, так как их поле распределения повторяет конфигурацию «Вязовых лесков № 1 и № 2». Экологические условия г. Ирбит www.m-avu.narod.ru www.avu.usaca.ru

расширили норму реакции деревьев вяза, о чем свидетельствует увеличенное поле распределения относительных показателей листьев. Наиболее широкий спектр фенотипов вяза гладкого установлен в черте г. Екатеринбург, что связано с контрастными условиями озеленительных посадок и, вероятно, с происхождением посадочного материала из питомников. Лесопарковые культуры вяза, также имеют широкий диапазон по форме и величине листьев, который полностью перекрывает «Вязовые лески № 1 и № 2».

Для изучения семенного размножения вяза нами был проведен посев семян, собранных с трех различных объектов исследования, определены всхожесть семян и высота однолетних сеянцев. Наименьшая всхожесть (17 %), установлена у семян, собранных с деревьев на пересечении ул. Вайнера и проспекта им. Ленина (табл. 2). Семена, собранные с деревьев вяза в Калиновском лесопарке имели всхожесть 50 %. Высота однолетних сеянцев (17,5-17,8 см) не отличается на всех трех объектах исследования. Повышенный уровень изменчивости высоты однолетних сеянцев определен у посевного материала с ул. Большакова и Калиновского лесопарка, средний уровень изменчивости установлен у сеянцев из семян с деревьев озеленительных посадок на пересечении ул. Вайнера и проспекта им. Ленина.

Выводы. Рекомендации.

Низкий и средний уровни изменчивости основных морфологических признаков деревьев вяза гладкого в природных условиях Ирбитского района указывают на стабильность его ценопопуляции вне основного ареала.

Информативные маркеры — относительные показатели параметров листьев вяза позволяют дифференцировать его внутривидовые группы по происхождению и по реакции на экологические условия.

Ботанический памятник природы «Вязовые лески» подлежит охране, представляя научную ценность, как источник семян для селекции, введения в культуру и в озеленительные посадки городов Среднего Урала. Данная краеареальная ценопопу-ляция является сосредоточением деревьев вяза с ре-

цессивными генами — носителями многочисленных крайне нужных для селекционных целей качеств. В центральноареальных ценопопуляциях находятся древесные растения с доминантными генами (устойчивость к болезням, вредителям и т. д.).

Литература

1. Горчаковский П. Л. История развития растительности Урала. Свердловск : Облгиз, 1949. 99 с.

2. Горчаковский П. Л. Границы распространения вяза гладкого (Ulmus laevisPall) на Урале и реликтовый фрагмент его ареала в Западной Сибири. Проблемы ботаники. Т. 6. Вопросы ботанической географии, геоботаники и лесной биогео-ценологии. М.-Л. : АН СССР, 1962. С. 27-38.

3. Горчаковский П. Л. Растения европейских широколиственных лесов на восточном пределе их ареала : тр. ИЭРиЖ. Вып. 59. Свердловск, 1968. 207 с.

4. Зайцев Г. Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М. : Наука, 1984. 424 с.

5. Кожевников А. П., Кожевникова Г. М. Внутривидовое разнообразие садовых форм древесных растений как фактор усиления эстетической привлекательности объектов озеленения. Биоморфологические исследования в современной ботанике : мат. междунар. конф. Биоморфологические исследования в современной ботанике. Владивосток, 18-21 сентября 2007 г. Владивосток : БСИ ДВО РАН, 2007. С. 235-237.

6. Кожевников Ю. П. Реликтовая вязовая роща на реке Волхов // Бот. журн. 1998. Т. 83. № 11. С. 107-110.

7. Мамаев С. А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений на примере семейства Pinaceae на Урале. М. : Наука, 1973. 284 с.

8. Мамаев С. А., Кожевников А. П. Деревья и кустарники Среднего Урала. Справочник определитель. Екатеринбург : Сократ, 2006. 271 с.

9. Семериков Л. Ф. Популяционная структура древесных растений (на примере видов дуба европейской части СССР и Кавказа). М. : Наука, 1986. 140 с.