Состояние ценопопуляций редкого вида <i>Brachanthemum krylovii</i> Serg. (Asteraceae) в Республике Алтай

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Вестник Томского государственного университета. Биология. 2018; : 53-74

Состояние ценопопуляций редкого вида Brachanthemum krylovii Serg. (Asteraceae) в Республике Алтай

Дорогина О. В., Жмудь Е. В., Елисафенко Т. В., Ачимова А. А., Кубан И. Н., Ямтыров М. Б.

https://doi.org/10.17223/19988591/41/4

Аннотация

Представлены результаты исследований четырех ценопопуляций редкого вида B. krylovii в Центральном Алтае. Установлено, что под влиянием антропогенного воздействия (проведение круглогодичного выпаса) в ценопопуляциях B. krylovii происходит изменение жизненной формы от кустарника с немногочисленными побегами к вынужденному многопобеговому полукустарничку, что способствует поддержанию целостности популяции. При наличии выпаса происходят периодическое повреждение годичных побегов и нарушение возможности лигнификации особей; переход к жизненной форме полукустарничка сопровождается более интенсивным побегообразованием и увеличением числа генеративных побегов. К неблагоприятным погодным условиям (жаркая сухая погода) в сообществах, подверженных воздействию антропогенных факторов, особи адаптируются сокращением величины годичного прироста, снижением доли генеративных побегов и числа соцветий. В этих условиях ухудшается семеношение, но формируются более крупные по размерам семена. В изученных местообитаниях не отмечено наличия особей в прегенеративном периоде развития, выявлена их стабильная плотность и низкий процент семенификации (не более 20%).

Список литературы

1. Mistretta O., White S.D. Introducing Two Federally Listed Carbonate - Endemic Plants onto a Disturbed Site in the San Bernardino Mountains, California // Southwestern rare and endangered plants: Proceedings of the Third Conference. 2000 / J. Maschinski, L. Holter, tech. eds. 2001. PP. 20-26.

2. Ren H., Zhang Q., Wang Z., Guo Q., Wang J., Liu N., Liang K. Conservation and possible reintroduction of an endangered plant based on an analysis of community ecology: a case study of Primulina tabacum Hance in Chinapsbi // Plant Species Biology. 2010. Vol. 25. PP. 43-50. doi: 10.1111/j.1442-1984.2009.00261.x

3. Saw L.G., Chua L.S.L., Suhaida M., Yong W.S.Y., Hamidah M. Conservation of some rare and endangered plants from Peninsular Malaysia // Kew Bulletin. 2010. Vol. 65, is. 4. PP. 681-689. doi: 10.1007/s12225-011-9251-6.

4. Appelhans M., Wagner W. New and Extremely Rare Species of Melicope (Rutaceae) Described from Maui // The Plant Press. 2016. Vol. 19, № 4. P. 12

5. Елисафенко Т.В., Дорогина О.В. К вопросу о терминологии и восстановлении исчезнувших и исчезающих популяций // Проблемы изучения растительного покрова Сибири : материалы V науч. конф., посвященной 130-летию Гербария им. П.Н. Крылова и 135-летию Сибирского ботанического сада ТГУ (Томск, 2022 октября 2015 г.). Томск : Издательский дом ТГУ, 2015. С. 283-285.

6. Akeroyd J., Jackson P.W. A handbook for botanic gardens on the reintroduction of plants to the wild. Botanical Gardens Conservation International and IUCN. Richmond Surrey, 1995. 32 p.

7. Baskin J.M., Walck J.L., Baskin C.C., Buchele D.E. Ecology and Conservation Biology of the Endangered Plant Species Solidago shortii (Asteraceae) // Native Plants Journal. 2000. Vol. 1, № 1. PP. 35-41. doi: 10.3368/npj.1.1.35.

8. Trusty J.L., Miller I., Boyd R.S., Goertzen L.R., Pence V.C., Plair B.L. Ex Situ Conservation of the Federally Endangered Plant Species Clematis socialis Krai (Ranimculaceae) // Natural Areas Journal. 2009. PP. 376-384. doi: 10.3375/043.029.0404

9. Choudhury B., Khan L. M. Conservation and Management of Endangered Plant Species: A Case Study from Northeast India // Bioremediation, Biodiversity and Bioavailability. Global Science Books. 2010. PP. 47-53.

10. Дорогина О.В., Елисафенко Т.В., Нечепуренко С.Б., Ачимова А.А., Ямтыров М.Б. Опыт реставрации популяций Hedysarum theinum (Fabaceae) в Горном Алтае // Растительный мир азиатской России. 2014. № 3 (15). С. 81-86.

11. Jusaitis M., Polomka L., Sorensen B. Habitat specificity, seed germination and experimental translocation of the endangered herb Brachycome muelleri (Asteraceae) // Biological Conservation. 2004. Vol. 116, is. 2. PP. 251-66. doi: 10.1016/S0006-3207(03)00196-4

12. Reckinger С., Colling G., Matthies D. Restoring Populations of the Endangered Plant Scorzonera humilis: Influence of Site Conditions, Seed Source, and Plant Stage // Restoration ecology. 2010. Vol. 18, is. 6. PP. 904-913. doi: 10.1111/j.1526-100X.2009.00522.x

13. Maunder M. Plant reintroduction: an overview // Biodiversity and conservation. Plant reintroduction: an overview. 1992. Vol. 1, is. 1. PP. 51-61.

14. Drayton B., Primack R. Rates of success in the reintroduction by four methods of several perennial plant species in eastern Massachusetts // Restoration Ecology. 2012. Vol. 20, № 3. PP. 299-303.

15. Орлов В.П., Красноборов И.М. Брахантемум Крылова - Brachanthemum krylovianum Serg. Семейство Сложноцветные - Asteraceae // Красная книга Республики Алтай (растения) / И.М. Красноборов (отв. ред.). Горно-Алтайск : Горно-Алтайская типография, 2007. 272 с.

16. Пяк А.И. О видах рода Brachanthemum D.C. во флоре Алтая // Систематические заметки по материалам Гербария Томского университета. 1998. Вып. 90. С. 16-18.

17. Смирнов С.В., Frisen N. Использование молекулярно-генетического анализа для выявления гибридов на примере Brachanthemum baranovii (Asteraceae) // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии : материалы V Международной научно-практической конференции. Барнаул : АзБука, 2006. С. 256-258.

18. Пяк А.И. Петрофиты Русского Алтая. Томск : Изд-во ТГУ, 2003. 196 с.

19. Красноборов И.М. Род Brachanthemum D.C. DC // Определитель растений Республики Алтай. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2012. С. 427-428.

20. Пяк А.И. Особенности высотного распространения Brachanthemum baranovii (Asteraceae) в связи с плейстоценовыми событиями на Алтае // Ботанический журнал. 1999. Т. 84, № 3. С. 92-103.

21. Соловьева В.В., Вечернина Н.А., Таварткиладзе О.К., Шмаков А.И. Регенерация растений Brachantemum baranovii (et Poljak) Krasch. в культуре in vitro // Известия Алтайского госуниверситета. 2003. № 3 (29). С. 108-111.

22. Smirnov S.V., Kondo K. Karyotype of Brachanthemum krylovii Serg. // Chromosome Botany. 2013. № 2. PP. 29-30. http://doi.org/10.3199/iscb.8.29.

23. Семенова Г.П. Редкие и исчезающие виды флоры Сибири: биология, охрана. Новосибирск : Гео, 2007. 408 с.

24. Крашенниников И.М. О роде Brachanthemum DC // Ботанические материалы. 1949. Т. 11. С. 181-200.

25. Крылов П.Н. Флора Западной Сибири. Томск : Изд-во Том. ун-та, 1949. Вып. 11. 469 с.

26. Цвелев Н.Н. Род Brachanthemum DC // Флора СССР. М. ; Л., 1961. Т. 26. С. 390-397.

27. Одум Ю. Экология / пер. 3-го англ. изд. «Основы экологии» под ред. Н.П. Наумова. М. : Мир, 1986. Т. 2. 376 с.

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

29. Дюрягина Г.П. К методике интродукции редких и исчезающих растений // Ботанический журнал. 1982. Т. 67, № 5. С. 679-687.

30. Зайцев Г.Н. Математический анализ биологических данных. М. : Наука, 1991. 184 с.

31. U-Критерий Вилкоксона-Манна-Уитни. URL: http://medstatistic.ru/theory/mann.html (дата обращения: 03.03.2017).

32. Ачимова А.А., Орлов В.П. Редкие растения бассейна р. Шавла (Центральный Алтай) // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии : IV Междунар. науч.-практ. конф. (Барнаул, 12-14 декабря 2005 г.). Барнаул, 2005. С. 7-8.

33. Мазуренко М.Т. Биоморфологический метод в интродукции растений // Интродукция растений: теоретические, методические и прикладные проблемы : материалы Междунар. конф., посвященной 70-летию Ботанического сада-института МарГТУ и 70-летию проф. М.М. Котова (10-14 августа 2009 г., Йошкар-Ола). Йошкар-Ола : Марийский гос. техн. ун-т, 2009. С. 47-56.

34. Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Республики Алтай в 2013 г. Климатические особенности года. Горно-Алтайск, 2014. С. 41-46. Available at: http:// elkurultay.ru/docs/monitoring/2013/doklad_2013.pdf (дата обращения: 05.09.2017).

35. Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Республики Алтай в 2014 г. Климатические особенности года. Горно-Алтайск, 2015. С. 41-44. Available at: http:// mpr-ra.ru/docs/123/Doklad_2014.pdf (дата обращения: 05.09.2017).

36. Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Республики Алтай в 2015 г. Климатические особенности года. Горно-Алтайск, 2016. Департамент Росгидромета по СФО. Горно-Алтайский ЦГМС - филиал ФГБУ «Западно-Сибирское УГМС» Климатические и другие особенности 2015 года. Опасные явления. Горно-Алтайск, 2016. С. 41-44. Available at: http://ekologia-ra.ru/publikaczii-doklady/ (дата обращения: 05. 09.2017).

Tomsk State University Journal of Biology. 2018; : 53-74

The state of cenopopulations of a rare species Brachanthemum krylovii Serg. (Asteraceae) in the Altai Republic

Dorogina O. V., Zhmud E. V., Elisafenko T. V., Achimova A. A., Kuban I. N., Yamtyrov M. B.

https://doi.org/10.17223/19988591/41/4

Abstract

Brachanthemum krylovii Serg. is a narrow-endemic of the Central Altai. It was included in the Red Book of the Altai Republic as a vulnerable species. B. krylovii is a taproot polycarpic plant, shrub or half-shrub, forming several lignified skeletal axes. It reproduces only by seeds. The state of populations, the variability of morphological characteristics and the life form of plants in natural conditions, as well as adaptive possibilities of the species have not been studied so far. The paper describes the state of B. krylovii cenopopulations (CP) in Ongudai region (Altai Republic) (See Table 1). In each CP, we studied a random sampling of 10 to 20 mature generative individuals without external signs of caudex disintegration in 2013-2015. We investigated 14 metric and allometric morphological quantitative characteristics of the vegetative and generative sphere. We calculated seed productivity indicators per one infructescence: potential seed productivity (PSP), real number of formed seeds (RNS) and the percentage of seminification: the ratio of RNS to PSP, expressed in percentage. The average seed productivity per individual was determined as the product of the mean values of the number of seeds in the infructescence, the number of inflorescences on the shoot, and the number of generative shoots in the individual. We established that individuals from undisturbed habitats are shrubs with orthotopic shoots, with an average height of up to half a meter, and with a small number of annual shoots (on average, 11.0 ± 1.1) (See Table 2 and Fig. 1). The life-form of plants varies from a shrub with a few shoots to a forced dwarf shrub under the influence of anthropogenic impact (grazing). We noted that the annual shoots were damaged by farm animals; their lignification was disturbed under the impact of grazing. In this case, the plant height was significantly lower, and we revealed a much larger number of annual shoots (for example, in individuals from CP 2A-14, on average, up to 77.0 ± 9.3) (See Table 2). Thus, all B. krylovii representatives have an adaptive potential that helps maintain the integrity of cenopopulations. We found out that under anthropogenic influence (intensive grazing), the process of orthotopic shoot growth in plants is disrupted. The meristematic potential of individuals is reoriented to increase the number of annual shoots. As a result, B. krylovii forms as a dwarf shrub instead of a shrub. We showed that without human impact (grazing), plants form as shrubs, which creates qualitatively different conditions for realization of their seed reproduction potential. We established that potential seed productivity of B. krylovii plants reaches, on average, 2500-7000 ovules per individual (See Table 2). Despite this, the seed renewal of B. krylovii individuals is extremely unstable, and, probably, does not take place every year, since we did not find shoots and young individuals. Comparison of seed productivity parameters of B. krylovii from CP 1 and CP 2 demonstrates that in the more humid and cool 2013 the representatives from CP 1 showed significantly higher PSP values. PSP of its individuals did not vary in different years of observation. We determined that RNS was significantly higher in 2013, compared to 2015 (See Fig. 2). In addition, more rounded infructescences formed in 2013, and in 2015 they were narrower and more elongated (See Table 3). There was no evidence of individuals in the pre-regenerative period in the studied habitats. Under unfavorable weather conditions (hot dry weather), the length of the annual shoot reduces in plants, and the proportion of generative shoots and the number of inflorescences decrease in communities where grazing is practised. As a result, seed production deteriorates, but larger seeds are formed. As a way of preserving B. krylovii species, introduction proved to be ineffective in the forest-steppe zone of Western Siberia. Nevertheless, in the laboratory, we obtained seedlings, which can be used as a donor for restoration of natural populations. It is also necessary to monitor natural populations where grazing is practised. If their state deteriorates, environmental measures should be implemented to maintain the regulated anthropogenic load and restore these populations by the method of "translocation" (seeds) and "reintroduction" (seedlings). The paper contains 2 Figures, 3 Tables and 36 References. Acknowledgments: The equipment of the collective use center of the Central Siberian Botanical Garden (Novosibirsk), Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences was used during the study. We used the materials from the "Bioresource Collection of the Central Siberian Botanical Garden, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences and "Collections of living plants in open and closed ground" USU 440534.

References

4. Appelhans M., Wagner W. New and Extremely Rare Species of Melicope (Rutaceae) Described from Maui // The Plant Press. 2016. Vol. 19, № 4. P. 12

5. Elisafenko T.V., Dorogina O.V. K voprosu o terminologii i vosstanovlenii ischeznuvshikh i ischezayushchikh populyatsii // Problemy izucheniya rastitel'nogo pokrova Sibiri : materialy V nauch. konf., posvyashchennoi 130-letiyu Gerbariya im. P.N. Krylova i 135-letiyu Sibirskogo botanicheskogo sada TGU (Tomsk, 2022 oktyabrya 2015 g.). Tomsk : Izdatel'skii dom TGU, 2015. S. 283-285.

6. Akeroyd J., Jackson P.W. A handbook for botanic gardens on the reintroduction of plants to the wild. Botanical Gardens Conservation International and IUCN. Richmond Surrey, 1995. 32 p.

10. Dorogina O.V., Elisafenko T.V., Nechepurenko S.B., Achimova A.A., Yamtyrov M.B. Opyt restavratsii populyatsii Hedysarum theinum (Fabaceae) v Gornom Altae // Rastitel'nyi mir aziatskoi Rossii. 2014. № 3 (15). S. 81-86.

12. Reckinger S., Colling G., Matthies D. Restoring Populations of the Endangered Plant Scorzonera humilis: Influence of Site Conditions, Seed Source, and Plant Stage // Restoration ecology. 2010. Vol. 18, is. 6. PP. 904-913. doi: 10.1111/j.1526-100X.2009.00522.x

13. Maunder M. Plant reintroduction: an overview // Biodiversity and conservation. Plant reintroduction: an overview. 1992. Vol. 1, is. 1. PP. 51-61.

15. Orlov V.P., Krasnoborov I.M. Brakhantemum Krylova - Brachanthemum krylovianum Serg. Semeistvo Slozhnotsvetnye - Asteraceae // Krasnaya kniga Respubliki Altai (rasteniya) / I.M. Krasnoborov (otv. red.). Gorno-Altaisk : Gorno-Altaiskaya tipografiya, 2007. 272 s.

16. Pyak A.I. O vidakh roda Brachanthemum D.C. vo flore Altaya // Sistematicheskie zametki po materialam Gerbariya Tomskogo universiteta. 1998. Vyp. 90. S. 16-18.

17. Smirnov S.V., Frisen N. Ispol'zovanie molekulyarno-geneticheskogo analiza dlya vyyavleniya gibridov na primere Brachanthemum baranovii (Asteraceae) // Problemy botaniki Yuzhnoi Sibiri i Mongolii : materialy V Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii. Barnaul : AzBuka, 2006. S. 256-258.

18. Pyak A.I. Petrofity Russkogo Altaya. Tomsk : Izd-vo TGU, 2003. 196 s.

19. Krasnoborov I.M. Rod Brachanthemum D.C. DC // Opredelitel' rastenii Respubliki Altai. Novosibirsk : Izd-vo SO RAN, 2012. S. 427-428.

20. Pyak A.I. Osobennosti vysotnogo rasprostraneniya Brachanthemum baranovii (Asteraceae) v svyazi s pleistotsenovymi sobytiyami na Altae // Botanicheskii zhurnal. 1999. T. 84, № 3. S. 92-103.

21. Solov'eva V.V., Vechernina N.A., Tavartkiladze O.K., Shmakov A.I. Regeneratsiya rastenii Brachantemum baranovii (et Poljak) Krasch. v kul'ture in vitro // Izvestiya Altaiskogo gosuniversiteta. 2003. № 3 (29). S. 108-111.

22. Smirnov S.V., Kondo K. Karyotype of Brachanthemum krylovii Serg. // Chromosome Botany. 2013. № 2. PP. 29-30. http://doi.org/10.3199/iscb.8.29.

23. Semenova G.P. Redkie i ischezayushchie vidy flory Sibiri: biologiya, okhrana. Novosibirsk : Geo, 2007. 408 s.

24. Krashenninikov I.M. O rode Brachanthemum DC // Botanicheskie materialy. 1949. T. 11. S. 181-200.

25. Krylov P.N. Flora Zapadnoi Sibiri. Tomsk : Izd-vo Tom. un-ta, 1949. Vyp. 11. 469 s.

26. Tsvelev N.N. Rod Brachanthemum DC // Flora SSSR. M. ; L., 1961. T. 26. S. 390-397.

27. Odum Yu. Ekologiya / per. 3-go angl. izd. «Osnovy ekologii» pod red. N.P. Naumova. M. : Mir, 1986. T. 2. 376 s.

28. Vainagii I.V. O metodike izucheniya semennoi produktivnosti rastenii // Botanicheskii zhurnal. 1974. T. 59, № 6. S. 826-831.

29. Dyuryagina G.P. K metodike introduktsii redkikh i ischezayushchikh rastenii // Botanicheskii zhurnal. 1982. T. 67, № 5. S. 679-687.

30. Zaitsev G.N. Matematicheskii analiz biologicheskikh dannykh. M. : Nauka, 1991. 184 s.

31. U-Kriterii Vilkoksona-Manna-Uitni. URL: http://medstatistic.ru/theory/mann.html (data obrashcheniya: 03.03.2017).

32. Achimova A.A., Orlov V.P. Redkie rasteniya basseina r. Shavla (Tsentral'nyi Altai) // Problemy botaniki Yuzhnoi Sibiri i Mongolii : IV Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. (Barnaul, 12-14 dekabrya 2005 g.). Barnaul, 2005. S. 7-8.

33. Mazurenko M.T. Biomorfologicheskii metod v introduktsii rastenii // Introduktsiya rastenii: teoreticheskie, metodicheskie i prikladnye problemy : materialy Mezhdunar. konf., posvyashchennoi 70-letiyu Botanicheskogo sada-instituta MarGTU i 70-letiyu prof. M.M. Kotova (10-14 avgusta 2009 g., Ioshkar-Ola). Ioshkar-Ola : Mariiskii gos. tekhn. un-t, 2009. S. 47-56.

34. Doklad o sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchei sredy Respubliki Altai v 2013 g. Klimaticheskie osobennosti goda. Gorno-Altaisk, 2014. S. 41-46. Available at: http:// elkurultay.ru/docs/monitoring/2013/doklad_2013.pdf (data obrashcheniya: 05.09.2017).

35. Doklad o sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchei sredy Respubliki Altai v 2014 g. Klimaticheskie osobennosti goda. Gorno-Altaisk, 2015. S. 41-44. Available at: http:// mpr-ra.ru/docs/123/Doklad_2014.pdf (data obrashcheniya: 05.09.2017).

36. Doklad o sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchei sredy Respubliki Altai v 2015 g. Klimaticheskie osobennosti goda. Gorno-Altaisk, 2016. Departament Rosgidrometa po SFO. Gorno-Altaiskii TsGMS - filial FGBU «Zapadno-Sibirskoe UGMS» Klimaticheskie i drugie osobennosti 2015 goda. Opasnye yavleniya. Gorno-Altaisk, 2016. S. 41-44. Available at: http://ekologia-ra.ru/publikaczii-doklady/ (data obrashcheniya: 05. 09.2017).

Состояние ценопопуляций редкого вида Brachanthemum krylovii Serg. (Asteraceae) в Республике Алтай

Аннотация

The state of cenopopulations of a rare species Brachanthemum krylovii Serg. (Asteraceae) in the Altai Republic

Abstract

События

EasyCookieInfo