Разнообразие, Особенности роста и развития pinopsida при интродукции в условиях Махачкалы
| Вид материала | Автореферат |
- Единая методика межрегиональных социально-экономических сопоставлений, 47.79kb.
- Тема «Европейский Юг» Королёва Наталия Юрьевна, методист лаборатории географии Московского, 26.28kb.
- Общая характеристика опухолевого роста, 182.08kb.
- Тема Внешняя торговля России и особенности ее регулирования, 59.79kb.
- Подходы к оценке конкурентных преимуществ территории, 113.18kb.
- Тема: Инновационная стратегия развития организации, 127.13kb.
- В. В. Ивантер М. Н. Узяков А. А. Широв Долгосрочное социально-экономическое развития, 83.99kb.
- Название академического отделения, 144.51kb.
- Парадигма экономического роста в условиях открытой экономики аннотация, 124.15kb.
- Психологические особенности развития экологического сознания школьников в условиях, 350.96kb.
На правах рукописи
Хизриева Марина Рамазановна
РАЗНООБРАЗИЕ, Особенности роста и развития pinopsida при интродукции в условиях Махачкалы
Специальность: 03.02.01- ботаника
03.02.08 - экология
Автореферат
диссертации на соискание учёной степени
кандидата биологических наук
Астрахань 2012
Работа выполнена на кафедре ботаники Дагестанского
государственного университета
Научный руководитель: - Магомедова Мадина Абдулмаликовна
доктор биологических наук, профессор
Официальные оппоненты: - Закутнова Вера Ивановна
доктор биологических наук, профессор
- Магомедов Абдурахман Маллаевич
доктор биологических наук, профессор
Ведущая организация: Горный ботанический сад Дагестанского
научного центра РАН
Защита диссертации состоится 17 февраля 2012 года в 13-00 на заседании Диссертационного совета Д 212.009.10 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, Астрахань, пл. Шаумяна, 1, Естественный институт АГУ.
Тел./факс: (8512)51-82-64
E-mail: sovetei@rambler.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.
Автореферат разослан «16» января 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор биологических наук, профессор Федотова А.В.
Введение
Актуальность исследования. Хвойные растения занимают важное место в озеленении городов и являются их непременным атрибутом вследствие высокой декоративности и способности оздоравливать окружающую среду.
Значима их роль и в качестве источника успешно интродуцированного генофонда для обеспечения посадочным материалом, приспособленном к своеобразию местных условий, а также в целях обогащения растительных ресурсов данного региона за счет привлечения представителей мировой флоры.
В этой связи городское зеленое хозяйство должно играть важную роль как в разработке научных основ для сохранения разнообразия видов, так и всестороннего изучения их биологии и экологии в течение всего жизненного цикла.
Дагестан является центром естественного биоразнообразия и происхождения многих ценных форм и сортов растений (Жуковский, 1964; Вавилов, 1967). В то же время природные хвойные Дагестана немногочисленны (8 видов). Они слабо используются в озеленении и с этой точки зрения мало изучены. Практически все виды хвойных деревьев и кустарников, высаженных в парках и скверах Махачкалы, являются интродуцентами. Расширение их ассортимента за счет создания коллекционных фондов из ресурсов мировой флоры является актуальной задачей, поскольку ранние, успешно интродуцированные представители, воспроизводящиеся семенным способом, достаточно бедны, а включенные в озеленение города за последние 3-5 лет новые виды хвойных деревьев и кустарников, нуждаются в наблюдении на приживаемость и в поиске эффективных способов воспроизводства в условиях г. Махачкалы.
Исследования практической интродукции и адаптационных возможностей Рinopsida немногочисленны, носят разрозненный и зачастую противоречивый характер, что указывает на недостаточность обобщения сведений об отдельных видов Рinopsida, в том числе в конкретном регионе.
В этой связи задачи сравнительного изучения потомства семенного и вегетативного размножения хвойных Махачкалы и выращивания собственного посадочного материала, выходят на передний план.
Цель и задачи исследования. Цель исследований - анализ результатов интродукции хвойных растений в условиях Махачкалы, изучение репродуктивной их способности в связи с разработкой рекомендаций для озеленения.
В рамках поставленной цели были определены следующие задачи:
- Инвентаризация и систематический анализ хвойных растений г. Махачкалы.
- Изучение биологических особенностей наиболее типичных их представителей.
- Исследование репродуктивной способности (семенной и вегетативной) некоторых видов хвойных в условиях г. Махачкалы.
4. Изучение особенностей роста и развития сеянцев и черенков некоторых
Pinopsida.
- Разработка практических рекомендаций для расширения ассортимента хвойных экзотов, перспективных для озеленения в г. Махачкале и выращивания собственного посадочного материала.
Научная новизна работы. Работа представляет первую сводку по видовому составу хвойных интродуцентов г. Махачкалы. Проведена оценка их экологической устойчивости к условиям произрастания. Изучены ритмы сезонного развития. Впервые рассмотрены вопросы семенного и вегетативного размножения хвойных в условиях интродукции. Обоснована возможность разнообразия ассортимента хвойных в Махачкале.
Практическая значимость и внедрение результатов исследований. Произведена инвентаризация ассортимента хвойных растений столицы Дагестана. Обоснована возможность привлечения новых высокодекоративных форм видов Pinopsida с целью обогащения их ресурсов в Махачкале и повышения эффективности зелёных насаждений.
Разработаны рекомендации по выращиванию семенного посадочного материала хвойных в условиях г. Махачкалы.
Предложенные в исследованиях мероприятия по черенкованию различных видов хвойных с применением стимуляторов роста успешно применяются в питомнике МУП «Горзеленхоз» для размножения многих видов древесных растений.
Результаты исследований могут использоваться в теоретических программах при подготовке бакалавров, магистров и аспирантов по специальностям экология, ботаника (систематика растений), урбанофлора, интродукция в учебных заведениях высшего и среднего звена.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Систематика Pinopsida города Махачкалы.
2. Сезонный рост и развитие интродуцентов.
3. Подбор условий для размножения хвойных.
4. Характеристика потомства семенного и вегетативного происхождения хвойных по комплексу показателей.
4. Ассортимент хвойных экзотов, перспективных для озеленения в климатической зоне г. Махачкалы.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на международных научных конференциях: (Москва, 2001; Теберда, 2005; Элиста, 2006; Махачкала, 2006; Сухум, 2006; Санкт-Петербург, 2007; Астрахань, 2007; Махачкала, 2007; Махачкала, 2008; Астрахань, 2009; Махачкала, 2009); на XX Общероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, 2007); на Всероссийской конференции «Закономерности распространения, воспроизведения и адаптации растений и животных» (Махачкала, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 работ. Из них 4 - в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 139 страницах и состоит из введения, 7 глав, практических рекомендаций, выводов, списка литературы и приложения. Содержит 23 таблицы и 18 фотографий. В списке использованной литературы 239 источника, в т.ч. 20 на иностранных языках.
Благодарности. Автор выражает особую благодарность зав. кафедрой ФРиД ДГУ, д.б.н., профессору Юсуфову А.Г. за ценные советы, научные идеи и консультации, за доброе отношение и моральную поддержку в течение всего периода работы над диссертацией; научному руководителю д.б.н., профессору Магомедовой М.А. за поддержку на всех этапах работы над диссертацией; директору ГБС им. Н.В. Цицина, д.б.н. Демидову А.С. и сотрудникам отдела дендрологии ГБС, сотрудникам Ботанического сада МГУ, зав. кафедрой ботаники Кабардино-балкарского университета, профессору Шхагапсоеву С.Х за консультации и методическую помощь; директору ГорБС ДНЦ РАН; д.б.н. Асадулаеву З.М. за ценные советы и помощь в процессе работы; покойному профессору, д.б.н. Ахмедову Э.Г. за помощь в статистической обработке материала; сотрудникам МУП «Горзеленхоз», «Совхоз декоративные культуры» гг. Пятигорск, Армавир, Нальчик, Махачкала, Каспийск за практические рекомендации и помощь в проведении экспериментов.
Глава 1. Разнообразие хвойных Дагестана и их интродукция
Дагестан является центром природного биоразнообразия (Гроссгейм, 1936; Вавилов, 1967), но культурная флора, в том числе и древесная, чрезвычайно бедна, что объясняется отчасти отсутствием целенаправленной интродукционной работы. В последнее время в культуру хвойных привлекаются как местные, так и виды мировой флоры, что важно, поскольку Дагестан из всех горных районов Северного Кавказа характеризуется наименьшей лесистостью и здесь произрастает всего 10 видов древесных Pinopsida. (Алексеев, 1983; Львов, 1966, Муртазалиев, 2009). Но большая экологическая емкость природной среды республики является главным благоприятствующим фактором для интродукции древесных хвойных, которую осуществляют на территории ряда лесничеств из посадочного материала разного происхождения.
Глава 2. Особенности репродукции хвойных растений
Поскольку декоративно ценные признаки не всегда передаются потомству при семенном размножении, возникает необходимость разводить растения вегетативно. Это касается и хвойных, результаты регенерационной способности которых приводятся по разным видам в связи с внешними условиями, физиологическим состоянием, возрастом и обработкой регуляторами роста (Вехов, 1934; Правдин, 1938; Комиссаров, Северова, 1953; 1964; Турецкая, 1975; Иванова, 1982). Авторами отмечается факт трудного их воспроизведения вегетативным путем.
Приводится обзор и по семенному размножению хвойных растений, главной проблемой которого является повышение природной всхожести семян. Установлено, что среди Рinopsida нередко встречаются представители с недоразвитым зародышем (Крокер, Бартон, 1955; Богородицкой, 1977; Александрова, 1980; Игнатенко 1985), что зависит от ряда факторов: наступления генеративного возраста, климата района произрастания, группового или одиночного распределения в посадках (Лапин, Рябова, 1982; Козубов, 1983; Федорова, Зражевская, 1978; Тимман, Джен, 1982; Коменир, 1994). Семенным и вегетативным размножением хвойных в Дагестане занимались мало. По ним встречаются отдельные сведения, касающиеся сеянцев туи (Юсуфов, 1982) и можжевельника продолговатого (Садыкова, 2010). Но сейчас этому вопросу уделяется большое внимание с точки зрения разработки технологии вегетативного и семенного размножения.
Таким образом, анализ литературных источников показывает широкий интерес к вопросам разведения и размножения Рinopsida в условиях интродукции.
Глава 3. Природно-климатические условия района исследования
Территория Дагестана делится на 4 основные физико-географические области: низменный, предгорный, внутригорный и высокогорный. Столица Дагестана - Махачкала расположена на приморской низменности и климат ее умеренно теплый. Относительная влажность воздуха - 63%. За год выпадает 450 мм осадков. Большая их часть приходится на осень. Лето солнечное и знойное со средней tº самого жаркого месяца +28- +29º. Средне январская температура снижается до 0º - 0,4º. Махачкала отличается повышенной ветровой активностью с преобладанием юго-восточных ветров летом и северо-западных - зимой. Почвы светло-каштановые, луговые и лугово-болотные, имеются береговые пески и солончаки, в основном хлоридно-сульфатные. Залегание грунтовых вод - до 1,5- 2 м (Акаев и др., 1996).
Таким образом, экстремальными факторами для роста и развития многих видов растений являются высокая температура, ветры и уровень грунтовых вод, от которых страдают и нередко гибнут многие хвойные.
Глава 4. Объект и методы исследований
Объектом исследования являлась хвойная дендрофлора города Махачкалы (2001-2010г.). Использовались стандартные методы, рекомендуемые при изучении биоразнообразия, биологии древесных растений и их воспроизведения в условиях интродукции.
Изучение биологии и ритма развития 18 видов хвойных велись по методике Главного Ботанического сада и других ботсадов России (Лапин, 1975; Александрова, Булыгин, 1975, 1979). Семеношение и семенная продуктивность определялись по методике Н.В. Цицина (1980). Преодоление состояния покоя проводилось по рекомендациям М.Г. Николаевой (1979) и других авторов.
Опыты по вегетативному размножению осуществлялись в теплице Махачкалинского МУП «Горзеленхоз» на 12 видах и 7 видовых формах Pinopsida. Черенкование и обработка стимуляторами корнеобразования: индолилуксусная кислота (0,02%), индолилмасляная кислота (0,01%) проводились по общепринятым методикам (Кренке, 1983; Комиссаров, 1964; Ермаков, 1975). Учёт укореняемости стеблевых черенков велся при разных сроках черенкования (весенний и осенний) и разных способах обработки. Процент укоренения, состояние черенкового растения оценивались в соответствии с рекомендациями В.А. Колесниковой (1970).
Эстетическую оценку декоративности растений проводили путем подсчета суммы баллов по шкале оценки декоративности (Бородина и др., 1966; Якушина, 1982). На основании совокупных исследований определялась степень перспективности экзотов для города.
Глава 5. Дендрофлора хвойных растений г. Махачкалы и ее особенности
5.1. Анализ дендрофлоры Pinopsida Махачкалы
Всего в Махачкале интродуцировано 60 видов и 175 форм из 17 родов, относящихся к 4 семействам Pinopsida (табл. 1).
Таблица 1
Систематика Pinopsidа г. Махачкалы
| № | Род | Вид |
| 1. Сем. Кипарисовые – Cupressaceae F. Neger | ||
| 1 | Biota D. Don. | Biota orientalis (L.) Endl – биота восточная |
| 2. | Microbiota Kom. | Microbiota decussata Kom. – микробиота перекрестнопарная |
| 3. | Thuja (L.) Tourn. | Thuja occidentalis L. – туя западная |
| | | Thuja plicata D.Don.- т. гигантская |
| 4. | Thujopsis Siebold et Zuccarini | Thujopsis dolabrata Siebold et Zuccarini – туевик поникающий |
| 5. | Juniperus L. | Juniperus communis fhibernica Jord –можжевельник обыкновенный |
| | | J.virginiana L. – м. виргинский |
| | | J. excelsa Bieb. – м. высокий |
| | | J. chinensis L. – м. китайский |
| | | J. sabina L. – м. казацкий |
| | | J. oblonga M.B. – м. продолговатый |
| | | J. sguamata Lamb.–можжевельник чешуйчатый |
| | | J. scopulorum Sarg. – м. скальный |
| | | J. davurica Pall. –м. даурский |
| | | J. sargentii (Henry) Takeda – м. Саржента |
| | | J. procumbens Siebold ex Endl.- м. лежачий |
| | | J. horizontalis Moench – м. горизонтальный |
| | | J. conferta Parl.- м. прибрежный |
| | | J. media – м. средний |
| | | J. pseudosabina Fisch & C.A.Mey- м. ложноказацкий |
| 6. | Cupressus L. | Cupressus sempervirens L.-кипарис вечнозеленый |
| 7. | Chamaecyparis Spach. | Chamaecyparis Lawsoniana Parl. –кипарисовик Лавсона |
| | | Ch. obtuse L. – к. тупой |
| | | Ch. pisifera S.et Z. – к. горохоплодный |
| | | Ch. nootkatensis Spach. – к. нутканский |
| 2. Сем. Сосновые – Pinaceae Lindl. | ||
| 8. | Picea Dietr. | Picea pungens Engelm. – ель колючая |
| | | P. сanadensis Britt (P. glauca Moench)– ель канадская сизая |
| | | P. abies (L.) Karst – ель европейская или обыкновенная |
| | | P. orientalis (L.) Link – ель восточная |
| | | P. omorika (Panc.) Purk.– ель сербская |
| | | P. breweriana S. Watson – ель Бревера |
| | | P. mariana (Miller) Britton Sterns – ель черная |
| 9 | Pinus L. | Pinus silvestris L. – с. обыкновенная |
| | | P. wallichiana A.B. Jacks (1938) – с. гималайская |
| | | P. pallasiana Lamb. – сосна крымская |
| | | P. eldarica Medw. – с. Эльдарская |
| | | P. hamata D. Sosn. – с. крючковатая |
| | | P. pithyusa Strangw. – с. Пицундская |
| | | P. strobus L. – с. веймутова (белая) |
| | | P. mugo Turra - с. горная |
| | | P. nigra Arnold – с. черная |
| | | P. aristata Engelm. – с. остистая |
| | | P. densiflora Siebold et Zucc. – с. густоцветная |
| | | P. ponderosa Dougl. P. et. C. Laws.- с. желтая |
| | | P. parviflora Siebold& Zucc. – с. белая японская |
| | | P. cembra L. – с. кедровая европейская |
| 10. | Cedrus Link | Cedrus atlantica – кедр атласский |
| 11. | Pseudotsuga Carr | Pseudotsuga menziesii (Mirb.)– псевдотсуга Мензиеса |
| 12.. | Tsuga Carr. | Tsuga canadensis (L.) Carr. – тсуга канадская |
| 13. | Larix Mill. | Larix kaempferi Lamb.- лиственница японская |
| | | L. decidua Mill. – л. европейская |
| 14. | Abies Hill | Abies koreana – пихта корейская |
| | | A. procera – п. высокорослая |
| | | A. balsamea Mill– п. бальзамическая |
| | | A. lasiocarpa Nutt – п. субальпийская |
| | | A. nordmanniana Spach – п. кавказская |
| 3. Сем. Таксодиевые – Taxodiaceae F.W.Neger | ||
| 15 | Cryptomeria D.Don | Cryptomeria japonica D.Don. – криптомерия японская |
| 16 | Taxodium L. | Taxodium distichum L. – таксодиум двурядный |
| 4. Сем. Тиссовые – Taxaceae Lindl. | ||
| 17 | Taxus L. | Taxus baccata L. – тис ягодный |
| | | T. media- тис средний |
Наибольшим количеством видов представлено сем. Pinacеae - 31 вид и сем. Cupressacea – 25 видов. Из семейства Pinacеae видовым разнообразием отличается род Pinus (14 видов), далее в порядке убывания располагаются представители родов Picea – 7 видов; Abies – 5; Larix – 2, Cedrus – 1; Pseudotsuga – 1; Tsuga – 1 вид. Из семейства Cupressaceae многочисленным является род Juniperus – 15 видов; Chamaecyparis – 4; Thuja – 2; Cupressus, Biota, Microbiota, Thujopsis содержат по 1 виду каждый; сем. Taxodiaceae: Criptomeria – 1 вид и Taxodium – 1 вид; сем. Taxaceae: Taxus – 2 вида.
Из хвойных города 6% видов это местные, которые характерны для Дагестана и 94% - интродуценты, причем около половины монтанной принадлежности. Восточный компонент составляет 41,3%, североамериканский – 30,3%, европейско-средиземноморский - 21%.
В Махачкале представлено достаточно большое количество декоративных форм хвойных - 175. Наибольшее их число отмечено для Thuja occidentalis – 20; P. abies – 12; Chamaecyparis Lawsoniana - 10; Juniperus communis – 10; J. chinensis -8; J. horizontalis - 7; Biota orientalis – 7, Juniperus media - 6; Chamaecyparis pisifera– 5; Picea сanadensis – 4.
И важно понять степень натурализации этих растений, чтобы сделать прогноз на будущее
5.2. Место хвойных в озеленении парков и скверов Махачкалы
В зеленых насаждениях Махачкалы на сегодняшний день произрастает 221 вид покрытосеменных деревьев и кустарников (Магомедова, 2011) и 60 видов голосеменных (Хизриева, 2010). Но «олесенность» столицы незначительная (5%). По последним данным в Махачкале насчитывается 11 парков, скверов, бульваров. Но основное богатство хвойных приходится не на них, а на частный сектор – жилой или офисный.
В парках и скверах города обычны: Picea pungens и ее формы; P. abies, P. glauca, Pinus eldarica, Р. pallasiana, P. pithyusa, Biota orientalis и ее формы, Thuja occidentalis и ее формы, Th. plicata, Cupressus sempervirens, Chamaecyparis Lawsoniana, Juniperus communis и J. sabina с их формами.
Наиболее редкими и единичными в озеленении Махачкалы являются Taxus baccata, Pseudotsuga menziesii, виды рода Abies, а также Cedrus atlantica, Larix decidua, Larix kaempferi, Tsuga сanadensis. Поэтому перед городским озеленением, с одной стороны, стоит задача привлечения редких видов, а с другой - содержание растений в ухоженном состоянии.
5.3. Хвойные интродуценты Ботанического сада ДГУ
В Ботаническом саду выращивается 10 видов хвойных из 6 родов и 2 семейств (табл.2).
Таблица 2
Систематический состав хвойных Ботанического сада ДГУ
-
№
n/n
Род
№
n/n
Вид
Pinaceae
1
2
Pinus
Picea
1
2
3
4
5
Pinus pallasiana
P. pithyusa
P. eldarica
P. strobus
Picea pungens
Cupressaceae
3
4
5
6
Biota
Juniperus
Cupressus
Thuja
6
7
8
9
10
Biota orientalis
Juniperus communis fhibernica
Cupressus sempervirens
Thuja occidentalis «Globosa»
Th. plicata
Указанные роды обладают многочисленным составом выведенных культурных форм. Но особенно успешна интродукционная деятельность для родовых комплексов Thuja, Pinus, Juniperus и Chamaecyparis, хотя проходят размножение и некоторые другие виды и формы растений, которые станут резервом дальнейшего обогащения дендрофлоры как самого Ботанического сада, так и территории г. Махачкалы.
5.4. Сезонное развитие интродуцированных Pinopsida в условиях
Махачкалы
Объектом фенологических исследований стали 18 видов хвойных растений в возрасте 15 - 30 лет, произрастающие в одиночных и групповых посадках в ботаническом саду ДГУ, а также в садах и парках г. Махачкалы.
У большинства интродуцентов начало вегетации отмечается в третьей декаде марта, когда сумма эффективных температур достигает 25-400С. Более раннее начало вегетации характерно для представителей Cupressaceae: виды рода Chamaecyparis - во 2-3-й декаде марта, Сupressus sempervirens и виды рода Juniperus – во 2-й декаде апреля, Biota orientalis - позже всех, в 1-й декаде мая. У Pinaceae начало вегетации по календарным срокам наступает позже: у Picea - в 3-й декаде апреля, у Pinus в 3 декаде апреля – 1 декаде мая при среднесуточной температуре воздуха +5,5 +10,50С. Обособление хвои свидетельствует об окончании фазы распускания почек и начале роста побегов, который у Pinus наиболее интенсивно протекает в мае.
Виды дальневосточного, сибирского и североамериканского происхождения в условиях Махачкалы начинают вегетацию раньше, чем европейские и кавказские.
По срокам пыления интродуцированные Pinopsida можно разделить на 2 группы: 1) ранневесенние, пылящие в марте-апреле ( Biota orientalis, Juniperus chinensis, Thuja occidentalis, Thuja plicata, Chamaecyparis Lawsoniana и др.); 2) поздневесенние, пылящие в апреле – мае (Picea pungens, P. abies, Pseudotsuga menziesii, Pinus pithyusa, P. strobus, P. silvestris). Виды первой группы характеризуются растянутым пылением, приходящимся на период неустойчивой погоды (9-15 дней). Виды второй группы пылят более короткое время (3 -10 дней) при благоприятных погодных условиях. Причин отсутствия фазы пыления видовых форм Thuja occidentalis, Chamaecyparis pisifera, Juniperus sguamata, Picea сanadensis, Abies koreana, Cryptomeria japonica может быть несколько: указанные породы не достигли ещё генеративной фазы; их природная норма реакции не соответствует местным климатическим условиям.
По продолжительности роста побегов, наблюдаемые виды Pinopsida разделены на 4 группы: 1) с коротким периодом роста - 49-62 дня ( Picea abies, P. pungens); 2) с периодом роста средней продолжительности - 71-92 дня (род Pinus), 3) с длинным периодом роста - 95–117 дней (виды рода Thuja, Biota orientalis, Juniperus sabina); 4) с очень длинным периодом роста - 139–190 дней (Juniperus communis, J. virginiana, Chamaecyparis Lawsoniana и Ch. pisifera).
Созревание шишек начинается в августе, но у большинства - во 2-3-ей декадах сентября. Семеношение растянуто, особенно у кипарисовых, но семена успевают сформироваться до наступления холодов. Все виды Pinopsida Ботанического сада ДГУ достигли репродуктивного возраста и ежегодно семеносят.
Таким образом, прохождение полного цикла развития большинства хвойных в условиях г. Махачкалы говорит об их успешной интродукции.