Вестник Томского государственного университета. Биология. 2019; : 56-72
К экологии редких степных видов рода Iris на Южном Урале
https://doi.org/10.17223/19988591/48/3Аннотация
Проведена оценка разнообразия сообществ и экологического диапазона 3 редких степных видов рода Iris L. Южного Урала: I. pumila L., I. scariosa Willd. ex Link, I. humilis Georgi – с использованием экологических шкал Д.Н. Цыганова. При ординации растительных сообществ применен DCA метод, реализованный в программном приложении CANOCO 4.5. Средневзвешенные значения экологических факторов рассчитывались в интегрированной геоботанической системе IBIS. Выявлено, что степные виды рода Iris произрастают в 5 ассоциациях и 2 сообществах класса степной растительности Festuco- Brometea Br.-Bl. et Tüxen ex Soó 1947. Они являются растениями открытых местообитаний, поэтому условия освещенности (Lc) являются для них критическими. К критически значимым факторам среды также можно отнести переменность увлажнения (fH) и суровость зимнего периода (Cr). Установлена низкая экологическая амплитуда I. pumila и I. scariosa для ряда климатогенных факторов среды, таких как аридность-гумидность (Om) и связанные с ним увлажнение (Hd) и количество поступающего тепла (Tm), это обусловливает их приуроченность преимущественно к степной зоне региона. Значения фактора континентальности климата (Kn) находятся в более широких границах, особенно для I. scariosa. По результатам исследования определено, что все редкие степные виды ирисов имеют довольно узкую экологическую амплитуду, т.е. являются стенотопными видами, что в значительной степени обусловливает их природную редкость в регионе Южного Урала.
Список литературы
1. Butchart S.H., Walpole M., Collen B., van Strien A., Scharlemann J.P., Almond R.E., Baillie J.E., Bomhard B., Brown C., Bruno J., Carpenter K.E., Carr G.M., Chanson J., Chenery A.M., Csirke J., Davidson N.C., Dentener F., Foster M., Galli A., Galloway J.N., Genovesi P., Gregory R.D., Hockings M., Kapos V., Lamarque J.F., Leverington F., Loh J., McGeoch M.A., McRae L., Minasyan A., Hernández Morcillo M., Oldfield T.E., Pauly D., Quader S., Revenga C., Sauer J.R., Skolnik B., Spear D., Stanwell-Smith D., Stuart S.N., Symes A., Tierney M., Tyrrell T.D., Vié J.C., Watson R. Global biodiversity: indicators of recent declines // Science. 2010. Vol. 328, № 5982. PP. 1164–1168. doi: 10.1126/science.1187512
2. Dirzo R., Raven P.H. Global state of biodiversity and loss // Ann. Rev. Environment and Resources. 2003. Vol. 28. PP. 137–167. doi: 10.1146/annurev.energy.28.050302.105532
3. The Convention on Biological Diversity Plant Conservation Report: A Review of Progress in Implementing the Global Strategy of Plant Conservation (GSPC). Montreal, Canada: Secretariat of the Convention on Biological Diversity; 2009. 48 p. Available at: https://www.cbd.int/doc/publications/plant-conservation-report-en.pdf (дата обращения: 15.04.2019).
4. Злобин Ю.А. Редкие виды растений: флористический, фитоценотический и популяционный подход // Журнал общей биологии. 2011. Т. 72, № 6. С. 422–435.
5. Баишева Э.З., Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Мартыненко В.Б., Широких П.С. Биологическое разнообразие экосистем: подходы к изучению и охране // Успехи современной биологии. 2014. Т. 134, № 5. С. 456–466.
6. Жукова Л.А., Дорогова Ю.А., Турмухаметова Н.В., Гаврилова М.Н., Полянская Т.А. Экологические шкалы и методы анализа экологического разнообразия растений. Йошкар-Ола : Марийский государственный университет, 2010. 368 с.
7. Цыганов Д.Н. Фитоиндикация экологических режимов в подзоне хвойно-широколиственных лесов. М. : Наука, 1983. 198 с.
8. Mathew B. The Iris. Portland : Oregon Timber Press, 1996. 206 p.
9. Алексеева Н.Б. Род Iris L. (Iridaceae) в России // Turczaninowia. 2008. Т. 11, № 2. С. 5–70.
10. Алексеева Н.Б. Виды рода Iris L. во флоре России. Проблемы охраны в природе и интродукции : дис. … канд. биол. наук. СПб., 2005. 229 с.
11. Красная книга Республики Башкортостан. Т. 1: Растения и грибы / под ред. Б.М. Миркина. Уфа : МедиаПринт, 2011. 384 с.
12. Красная книга Российской Федерации (растения и грибы) / под ред. Ю.П. Трутнева и др. М. : Товарищество научных изданий КМК, 2008. 855 с.
13. Крюкова А.В., Мулдашев А.А., Голованов Я.М., Абрамова Л.М. Распространение и фитоценотическая приуроченность редких видов рода Iris на Южном Урале (Республика Башкортостан) // Научные ведомости Белгородского университета. Сер. Естественные науки. 2014. Вып. 29, № 23 (194). С. 5–11.
14. Крюкова А.В., Абрамова Л.М. Редкие виды рода Iris L. в Республике Башкортостан // Материалы III Московского международного симпозиума по роду Ирис «Iris-2016». М., 2016. С. 102–107.
15. Крюкова А.В., Абрамова Л.М., Мустафина А.Н. К биологии и экологии редких ирисов в степях Южного Урала // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2018. Т. 27, № 4 (1). С. 271–275. doi: 10.24411/2073-1035-2018-10126
16. Westhoff V., van der Maarel E. The Braun-Blanquet approach / ed. R.H. Whittaker // Classification of plant communities The Hague : Junk, 1978. РP. 287–399.
17. Braun-Blanquet J. Pflazensozilogie Grundzuge der Vegetationskunde. 3 Aufl. Wien ; New York : Springer Verlag, 1964. 865 S.
18. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб. : Мир и семья, 1995. 991 c.
19. Ter Braak C.J.F., Smilauer P. CANOCO reference manual and CanoDraw for Windows user’s guide: software for canonical community ordination (version 4.5). Ithaca : Microcomputer Power, 2002. 500 p.
20. Широких П.С., Зверев А.А. Некоторые результаты коррекции экологических шкал в системе Д.Н. Цыганова для Южно-Уральского региона // Сборник статей и лекций IV Всероссийской школы-конференции «Актуальные проблемы геоботаники». Уфа : МедиаПринт, 2012. С. 551–556.
21. Зверев А.А. Информационные технологии в исследованиях растительного покрова: учеб. пособие. Томск : ТМЛ-Пресс, 2007. 304 c.
22. Mucina L., Bültmann H., Dierßen K., Theurillat J.-P., Dengler J., Carni A., Šumberová K., Raus T., Di Pietro R., Gavílan García R., Chytrý M., Iakushenko D., Schaminée J.H.J., Bergmeier E., Santos Guerra A., Daniëls F.J.A., Ermakov N., Valachovic M., Pignatti S., Rodwell J.S., Pallas J., Capelo J., Weber H.E., Lysenko T., Solomesh A., Dimopolous P., Aguiar C., Freitag H., Hennekens S.M., Tichý L. Vegetation of Europe: Hierarchical floristic classification system of plant, lichen, and algal communities // Applied Vegetation Science. 2016. Vol. 19 (suppl. 1). PP. 3–264. doi: 10.1111/avsc.12257
23. Willner W., Roleček J., Korolyuk A., Dengler J., Chytrý M., Janišová M., Lengyel A., Aćić S., Becker T., Ćuk M., Demina O., Jandt U., Kącki Z., Kuzemko A., Kropf M., Lebedeva M., Semenishchenkov Y., Šilc U., Stančić Z., Staudinger M., Vassilev K., Yamalov S. Formalized classification of semi-dry grasslands in central and eastern Europe // Preslia. 2019. Vol. 91 (1). PP. 25–49. doi: 10.23855/preslia.2019.025
24. Абдуллин Ш.Р., Багмет В.Б., Баишева Э.З., Бикбаев И.Г., Валуев В.А., Волков А.М., Галеева А.Х., Зернов Д.А., Журавкова М.М., Ильясов Д.В., Маркина А.В., Мартыненко В.Б., Мигранов М.Г., Мулдашев А.А., Островская Ю.В., Позднякова Э.П., Сирин А.А., Суворов Г.Г., Успенская О.Н., Хабибуллин В.Ф., Широких П.С., Ямалов С.М. Природные условия и биота Природного парка «Аслы-Куль». Уфа : Башк. энцикл. 456 с.
Tomsk State University Journal of Biology. 2019; : 56-72
On the ecology of rare steppe species of the genus Iris in the Southern Urals
https://doi.org/10.17223/19988591/48/3Abstract
The research presents the experience of assessing the diversity of communities and ecology of 3 rare steppe species of the genus Iris L. in the Southern Urals: I. pumila L., I. scariosa Willd. ex Link and I. humilis Georgi which are distributed in the steppe and forest-steppe zones of the region and listed in the Red Data Book of Bashkortostan Republic (Krasnaya kniga…, 2011) and the Russian Federation (Krasnaya kniga…, 2008). We analyzed the ecology of communities with participation of rare species using indirect ordination, which makes it possible to identify important ecological patterns of species distribution and to give an ecological interpretation of syntaxonomic units. Totally, we collected 28 geobotanical releves within the studied coenopopulations in the Southern Urals (mainly, in the Urals and Transurals of the Republic of Bashkortostan, as well as adjacent areas of Chelyabinsk and Orenburg regions) to characterize the phytocenotic localization and ecology of rare steppe species of the genus Iris. Localities of the studied species are presented on the map (See Fig. 1). The size of the releves was 64-100 m2. Releves descriptions and classification were performed using the Braun-Blanquet approach (Westhoff and van der Maarel, 1978; Braun-Blanquet, 1964). The names of vascular plants species are given according to Cherepanov (1995). The impact assessment of complex environmental factor gradients was performed using DCA-ordination in the CANOCO 4.5 program (Ter Braak and Smilauer, 2002). DN Tsyganov’s scale which was adjusted for the Southern Urals region (Shirokikh and Zverev, 2012) was applied to estimate the environmental factors of habitats. The weighted average of environmental factors was calculated in the IBIS software (Zverev, 2007). We revealed that the phytocenosis with participation of rare steppe irises in the Southern Urals belongs to the class Festuco-Brometea Br.-Bl. et Tüxen ex Soó 1947, which unites the steppe vegetation of Southern Ukraine and Russia and includes 5 associations and 2 communities. I. pumila grows mainly on the steppe slopes of various expositions as part of the steppes of association Astragalo austriacae-Stipetum pulcherrimae Martynenko et al. 2018, which is a zonal type of the Pre-Ural steppe of the Republic of Bashkortostan. I. pumila also grows in the communities of the association Scorzonerо austriacaе-Stipetum lessingianae Yamalov 2011 prov., which is steppes with dominating Stipa lessingiana of the southern regions of Bashkortostan and in the basal community Stipa capillata [Festuco-Brometea] combining low-degraded steppe pastures, which are distributed mainly in the upland and slope habitats of the southern expositions. Among the rarest communities with participation of I. рumila, there are phytocoenoses of shrub steppes of association Spiraeo hypericifoliaе-Amygdaletum nanae Solomeshch et al. 1994, which are distributed mainly across the eastern and southeastern slopes of the ranges on stony substrates. I. scariosa was found in the phytocoenosis of the association Silene altaici-Elytrigietum pruiniferae Yamalov 2018 prov., characteristic of outcrops of igneous rocks on thermophilic slopes. Occasionally, I. scariosa is observed in the communities of Festuca pseudovina [ Helictotricho- Stipetalia], distributed to the flattened mountain slopes. Communities with I. humilis occur in the Southern Urals quite rarely and belong, according to their floristic composition, to the association Diantho acicularis-Orostachetum spinosae Schubert et al. 1981. The floristic composition of all noted communities is characterized by a high role of petrophytic species (Artemisia marshalliana, Astragalus helmii, Centaurea turgaica, Ephedra distachya, Hedysarum argyrophyllum, Koeleria sclerophylla, Orostachys spinosa, Tanacetum kittaryanum Thymus guberlinensis etc.). DCA-ordination of communities with participation of steppe species of the genus Iris showed that they are well separated in the space of the first two axes (See Fig. 2). The main axis is interpreted as a complex gradient of moisture-salinity variability. The second axis can be interpreted as the aridity-humidity gradient. The studied species of the genus Iris are plants of open habitats (steppes, meadows, river banks), therefore the lighting conditions (Lc) are critical for them (See Fig. 3-5). The critically important environmental factors also include the variability of moisture (fH) and the severity of the winter period (Cr). The low ecological amplitude of I. pumila and I. scariosa for a number of climatogenic environmental factors, such as aridity-humidity (Om) and associated soil moisture (Hd), and the amount of incoming heat (Tm) causes their confinement mainly to the steppe zone of the region. At the same time, the values of the continentality of climate factors (Kn) are in wider boundaries, especially for I. scariosa. Ordination analysis showed that, according to a complex of environmental factors, each species of the genus Iris occupies its own ecological niche. Therefore, in nature, the studied species are extremely rare in the same habitats and communities. According to the given values of ecological factors of the environment (See Table), I. pumila, I. scariosa and I. humilis in the Southern Urals have a rather narrow ecological amplitude, i.e. they are stenotopes, which largely determines their natural rarity in the region of the Southern Urals.
References
1. Butchart S.H., Walpole M., Collen B., van Strien A., Scharlemann J.P., Almond R.E., Baillie J.E., Bomhard B., Brown C., Bruno J., Carpenter K.E., Carr G.M., Chanson J., Chenery A.M., Csirke J., Davidson N.C., Dentener F., Foster M., Galli A., Galloway J.N., Genovesi P., Gregory R.D., Hockings M., Kapos V., Lamarque J.F., Leverington F., Loh J., McGeoch M.A., McRae L., Minasyan A., Hernández Morcillo M., Oldfield T.E., Pauly D., Quader S., Revenga C., Sauer J.R., Skolnik B., Spear D., Stanwell-Smith D., Stuart S.N., Symes A., Tierney M., Tyrrell T.D., Vié J.C., Watson R. Global biodiversity: indicators of recent declines // Science. 2010. Vol. 328, № 5982. PP. 1164–1168. doi: 10.1126/science.1187512
2. Dirzo R., Raven P.H. Global state of biodiversity and loss // Ann. Rev. Environment and Resources. 2003. Vol. 28. PP. 137–167. doi: 10.1146/annurev.energy.28.050302.105532
3. The Convention on Biological Diversity Plant Conservation Report: A Review of Progress in Implementing the Global Strategy of Plant Conservation (GSPC). Montreal, Canada: Secretariat of the Convention on Biological Diversity; 2009. 48 p. Available at: https://www.cbd.int/doc/publications/plant-conservation-report-en.pdf (data obrashcheniya: 15.04.2019).
4. Zlobin Yu.A. Redkie vidy rastenii: floristicheskii, fitotsenoticheskii i populyatsionnyi podkhod // Zhurnal obshchei biologii. 2011. T. 72, № 6. S. 422–435.
5. Baisheva E.Z., Mirkin B.M., Naumova L.G., Martynenko V.B., Shirokikh P.S. Biologicheskoe raznoobrazie ekosistem: podkhody k izucheniyu i okhrane // Uspekhi sovremennoi biologii. 2014. T. 134, № 5. S. 456–466.
6. Zhukova L.A., Dorogova Yu.A., Turmukhametova N.V., Gavrilova M.N., Polyanskaya T.A. Ekologicheskie shkaly i metody analiza ekologicheskogo raznoobraziya rastenii. Ioshkar-Ola : Mariiskii gosudarstvennyi universitet, 2010. 368 s.
7. Tsyganov D.N. Fitoindikatsiya ekologicheskikh rezhimov v podzone khvoino-shirokolistvennykh lesov. M. : Nauka, 1983. 198 s.
8. Mathew B. The Iris. Portland : Oregon Timber Press, 1996. 206 p.
9. Alekseeva N.B. Rod Iris L. (Iridaceae) v Rossii // Turczaninowia. 2008. T. 11, № 2. S. 5–70.
10. Alekseeva N.B. Vidy roda Iris L. vo flore Rossii. Problemy okhrany v prirode i introduktsii : dis. … kand. biol. nauk. SPb., 2005. 229 s.
11. Krasnaya kniga Respubliki Bashkortostan. T. 1: Rasteniya i griby / pod red. B.M. Mirkina. Ufa : MediaPrint, 2011. 384 s.
12. Krasnaya kniga Rossiiskoi Federatsii (rasteniya i griby) / pod red. Yu.P. Trutneva i dr. M. : Tovarishchestvo nauchnykh izdanii KMK, 2008. 855 s.
13. Kryukova A.V., Muldashev A.A., Golovanov Ya.M., Abramova L.M. Rasprostranenie i fitotsenoticheskaya priurochennost' redkikh vidov roda Iris na Yuzhnom Urale (Respublika Bashkortostan) // Nauchnye vedomosti Belgorodskogo universiteta. Ser. Estestvennye nauki. 2014. Vyp. 29, № 23 (194). S. 5–11.
14. Kryukova A.V., Abramova L.M. Redkie vidy roda Iris L. v Respublike Bashkortostan // Materialy III Moskovskogo mezhdunarodnogo simpoziuma po rodu Iris «Iris-2016». M., 2016. S. 102–107.
15. Kryukova A.V., Abramova L.M., Mustafina A.N. K biologii i ekologii redkikh irisov v stepyakh Yuzhnogo Urala // Samarskaya Luka: problemy regional'noi i global'noi ekologii. 2018. T. 27, № 4 (1). S. 271–275. doi: 10.24411/2073-1035-2018-10126
16. Westhoff V., van der Maarel E. The Braun-Blanquet approach / ed. R.H. Whittaker // Classification of plant communities The Hague : Junk, 1978. RP. 287–399.
17. Braun-Blanquet J. Pflazensozilogie Grundzuge der Vegetationskunde. 3 Aufl. Wien ; New York : Springer Verlag, 1964. 865 S.
18. Cherepanov S.K. Sosudistye rasteniya Rossii i sopredel'nykh gosudarstv (v predelakh byvshego SSSR). SPb. : Mir i sem'ya, 1995. 991 c.
19. Ter Braak C.J.F., Smilauer P. CANOCO reference manual and CanoDraw for Windows user’s guide: software for canonical community ordination (version 4.5). Ithaca : Microcomputer Power, 2002. 500 p.
20. Shirokikh P.S., Zverev A.A. Nekotorye rezul'taty korrektsii ekologicheskikh shkal v sisteme D.N. Tsyganova dlya Yuzhno-Ural'skogo regiona // Sbornik statei i lektsii IV Vserossiiskoi shkoly-konferentsii «Aktual'nye problemy geobotaniki». Ufa : MediaPrint, 2012. S. 551–556.
21. Zverev A.A. Informatsionnye tekhnologii v issledovaniyakh rastitel'nogo pokrova: ucheb. posobie. Tomsk : TML-Press, 2007. 304 c.
22. Mucina L., Bültmann H., Dierßen K., Theurillat J.-P., Dengler J., Carni A., Šumberová K., Raus T., Di Pietro R., Gavílan García R., Chytrý M., Iakushenko D., Schaminée J.H.J., Bergmeier E., Santos Guerra A., Daniëls F.J.A., Ermakov N., Valachovic M., Pignatti S., Rodwell J.S., Pallas J., Capelo J., Weber H.E., Lysenko T., Solomesh A., Dimopolous P., Aguiar C., Freitag H., Hennekens S.M., Tichý L. Vegetation of Europe: Hierarchical floristic classification system of plant, lichen, and algal communities // Applied Vegetation Science. 2016. Vol. 19 (suppl. 1). PP. 3–264. doi: 10.1111/avsc.12257
23. Willner W., Roleček J., Korolyuk A., Dengler J., Chytrý M., Janišová M., Lengyel A., Aćić S., Becker T., Ćuk M., Demina O., Jandt U., Kącki Z., Kuzemko A., Kropf M., Lebedeva M., Semenishchenkov Y., Šilc U., Stančić Z., Staudinger M., Vassilev K., Yamalov S. Formalized classification of semi-dry grasslands in central and eastern Europe // Preslia. 2019. Vol. 91 (1). PP. 25–49. doi: 10.23855/preslia.2019.025
24. Abdullin Sh.R., Bagmet V.B., Baisheva E.Z., Bikbaev I.G., Valuev V.A., Volkov A.M., Galeeva A.Kh., Zernov D.A., Zhuravkova M.M., Il'yasov D.V., Markina A.V., Martynenko V.B., Migranov M.G., Muldashev A.A., Ostrovskaya Yu.V., Pozdnyakova E.P., Sirin A.A., Suvorov G.G., Uspenskaya O.N., Khabibullin V.F., Shirokikh P.S., Yamalov S.M. Prirodnye usloviya i biota Prirodnogo parka «Asly-Kul'». Ufa : Bashk. entsikl. 456 s.
