Геоботанические и флористические исследования
При исследовании ценопопуляции мы использовали полустационарный метод - метод закладки геоботанических площадок, где учитывались фенофазы и обилие видов, выявлялся флористический состав, давалось название сообществам.
Для изучения нами было взято 2 ценопопуляции, находящихся в различных условиях освещённости и антропогенного воздействия. Популяция 1 - в 1 км юго-западнее с. Тушна Сенгилеевского района. Популяции 2 - окресности с. Арское Ульяновского района.
За отчетный период по общепринятым методикам (Воронов, 1973; Вальтер, 1982; Ярошенко, 1969; Работнов, 1965; Уиттекер,1980) был заложен ряд новых геоботанических площадок, описание которых даются в таблице 1.
Обилие вида давалось по шкале Друде.
Ф.- обильно, явное преобладание по числу особей (очень много), растения смыкаются надземными частями (6).
Об 3 - очень обильно, (5).
Об 2 - обильно (4).
Об 1 - изредка, (3).
Изр. - редко (мало), (2).
Р. - единично (очень мало), (1),
Ед. - единичная особь, (0).
Определение характеристик ценопопуляции
Определение состояния и общая характеристика популяции
Популяции не могут рассматриваться как простая сумма особей.
В популяциях особи связаны между собой определенными закономерными взаимоотношениями. Популяции растений обладают системными свойствами, На основе системного подхода их следует рассматривать как подсистему фитоценоза.
Сами ценопопуляции в свою очередь могут подразделяться на подсистемы, что обуславливается структурной и функциональной неоднородностью их состава. Основными подсистемами ценопопуляции являются следующие группы: а) половые у двудомных растений, включающие в себя особи одного пола, б) возрастные - в состав которых входят особи одного возрастного состояния, в) виталитетные, объединяющие особи одинакового жизненного состояния. Подсистемы ценопопуляции связываются определенными функциональными отношениями, что и обеспечивает их сохраняемость в фитоценозах,
Ценопопуляции - это, безусловно, динамические системы. В них идут ежегодные изменения численности и плотности, осуществляются изменения, обусловленные сменами характера фитоценозов. В ответ на различные стрессовые воздействия меняется качество элементов ценопопуляции особей, вызывая цепную реакцию изменений виталитетного и возрастного состава популяций (Ценопопуляции растений, 1988).
По уровню организации ценопопуляции подразделяются на полночленные и неполночленные. Это подразделение, прежде всего, применяется при анализе возрастного состава популяций. Отсутствие в популяции какой-то хотя бы одной из ее групп является свидетельством неполноценности популяции.
Вопрос о границах популяций мало изучен. Существует мнение, что границы популяций совпадают с границами биогеоценозов (Ценопопуляции растений, 1988).
Популяция изучаемого вида локальная, то есть представляющая собой совокупность особей данного вида и занимающая определенную территорию. Поэтому вполне возможным оказалось определение примерной площади популяции и ее границ.
2.2.2 Определение плотности и возрастной структуры популяции
Плотность - важный популяционный параметр, который определяется многими факторами: количеством поступающих на популяционное поле диаспор, их сохраняемостью, наличием условий для прорастания, закрепляемостью всходов и выживаемостью особей. По отношению к каждой видовой популяции имеется максимальная для данных условий емкость местообитания, которая ограничивает верхний предел ее плотности.
Плотность оказывает значительное влияние на состояние популяций. Так, у многолетников под влиянием плотности резко уменьшается доля растений, переходящих к цветению, уменьшается вероятность образования генеративных побегов. Плотность влияет на скорость развития растений и, соответственно, на длительность жизни. Например, у многолетников в загущенных посевах развитие замедляется. Важное регуляторное значение имеет воздействие плотности на смертность особей в популяции. Зависимая от плотности смертность направлена против неограниченного роста популяции в условиях ограниченных ресурсов и стабилизирует численность популяций в некоторых пределах (Марков, 1956; Ценопопуляции растений, 1988). Плотность популяции определялась нами как число особей на 1 м2.
При определении плотности популяции важным методическим вопросом является понятие о счетной единице. Выделяют две счетные единицы: во-первых, единица онтогенетического развития (морфологическая), во-вторых, единица воздействия на среду (фитоценотическая). Выделение элементов в ценопопуляциях связано с жизненной формой растений, поэтому при выборе счетной единицы целесообразно использовать классификацию биоморфпо типу пространственной структуры, то есть по характеру размещения структурных частей и степени их автономности. При таком подходе можно выделить три типа биоморф: 1) моноцентрический, 2) явнополицентрический, 3) неявнополицентрический.
Взрослые особи моноцентрических видов характеризуются тем, что корни, побеги (у одноосных биоморф только один побег) и почки возобновления сосредоточены в единственном центре, который является источником разрастания, то есть взрослая особь представляет собой элементарный источник фитогенного поля.
К типу моноцентрических биоморф относятся главным образом вегетативно неподвижные и малоподвижные виды: стержнекорневые, дерновинные, клубневые, луковичные травы, аэроксильные кустарники и большинство деревьев.
Взрослые особи явнополицентрических биоморф имеют несколько чётко выраженных центров сосредоточения корней, побегов и почек возобновления, соединённых между собой коммуникациями (гипогеогенными корневищами, столонами, плетями и др.). Они одновременно выступают, как центры разрастания особей и характеризуются относительной автономностью, то есть могут самостоятельно существовать и давать новые центры при естественном или искусственном отделении. К этому типу биоморф относятся длиннокорневищные, столонообразующие, наземноползучие травы, а также длиннокорневищные кустарнички, кустарники и деревья.
Взрослые особи неявнополицентрических биоморф имеют несколько слабо различимых центров сосредоточения корней, побегов и почек возобновления. К этому типу биоморф относятся короткокорневищные и кистекорневые травы, ряд древесных растений.
ценотический популяция астрагал растение
3. Основные морфологические, биологические и экологические особенности Астрагала австрийского
Систематическое положение
Отдел Покрытосеменные Magnoliophyta Angiospermae
Класс Двудольные Magnoliopsida
Семейство Бобовые Fabaceae
Род Астрагал Astragaius
Вид Австрийский albicaulis
3.2 Морфологическое описание
Семейство бобовых
Бобовые узнаются в природе по сложным листьям и характерному плоду, называемому бобом. По числу видов это семейство - «бронзовый призер», оно уступает только семейству орхидных и сложноцветных (астровых). Неудивительно, что бобовые распространены очень широко, только злаки превосходят их в этом отношении. Очень важна роль бобовых в создании различных растительных сообществ.
Способность бобовых растений фиксировать в симбиозе с клубеньковыми бактериями азот дает им возможность поселятся на тяжелых и неплодородных субстратах. Ежегодно бобовые, живущие в симбиозе с бактериями возвращают в почву не менее 100 - 140 кг на га азота. Некоторые бобовые обладают очень мощной корневой системой, позволяющей им добывать воду с больших глубин. Благодаря этому растения могут жить в чрезвычайно засушливых условиях.
Листья бобовых сложные, с прилистниками, нередко рано опадающими. Сравнительно редко встречаются листья вторичноупрощенные, у которых единственная пластинка представляет верхушечный нередуцированный листочек. Иногда верхние листочки или большая часть из них превращены в усики (как у гороха и вики). При основании черешка и черешочков часто имеются особые утолщения - подушечки, с помощью которых под влиянием изменения тургора приводятся в движение листья и листочки (все мимозовые, цезальпиниевые и около половины мотыльковых). Листья и листочки таких растений способны совершать разнообразные настические движения или в простейших случаях складываться на ночь.
Соцветия у бобовых могут быть как верхушечными, так и пазушными, чаще бокоцветными - кистью или метелкой, реже верхоцветными.
Для подавляющего большинства бобовых свойственна энтомофилия. Роль опылителей при перекрестном опылении выполняют разнообразные насекомые, причем механизм опыления бывает очень тонким. Самоопыление свойственно сравнительно немногим бобовым. Самоопыляются горох, чечевица, виды люпинов и астрагалов, некоторые вики. Иногда встречается клейстогамия, т.е. самоопыление внутри нераскрывшихся цветков. Ветроопыление известно у тропического рода хардвикия (Hardwickia) из подсемейства цезальпиниевых. В тропиках и изредка в умеренной зоне в опылении участвуют птицы и летучие мыши.
Цветки бобовых в большинстве случаев обоеполы, но однополые цветки у ряда представителей все же известны.
Чаще всего цветки бобовых имеют 10 тычинок, которые расположены в 2 круга. Иногда на ранних стадиях развития первичные бугорки, дающие начало тычинкам расщепляются и количество тычинок увеличивается во много раз. Расщепление особенно характерно для мимозовых, в цветках которых иногда насчитывается до несколько сотен тычинок. Тычинки мотыльковых, как правило, срастаются, но различным образом и это определяет ряд биологических особенностей цветка. Чаще всего срастающиеся тычинки образуют незамкнутую сверху трубку, и насекомые легко вводят свой хоботок, доставая нектар, который скапливается в ней. В замкнутую трубку хоботок ввести обычно не удается, и нектар либо скапливается вне трубки, либо вообще не образуется и главным привлекающим агентом будет обильная пыльца.
Гинецей бобовых большей частью состоит из одного плодолистика, однако известны несколько архаичных родов, в цветках которых находят от 2 до 16 свободных плодолистиков, обычно сидящих на особой подставке - гинофоре.
Число семязачатков в завязи варьирует от 2 до15-20, но представители некоторых родов имеют всего 1 семязачаток.
В подавляющем большинстве число лепестков 5, и лишь у некоторых представителей из разных подсемейств их меньше. Верхний лепесток (самый крупный) называют флагом (или парусом) 2 боковых - крыльями (или веслами), а два нижних, сросшихся - лодочкой, в ней заключены тычинки.
Флаг служит в основном для привлечения насекомых. На нем, особенно при основании, нередко замечаются дополнительные метки в виде ярких прожилок. Привлеченное ярким флагом или ярким цветком в целом, насекомое садится на край лодочки или чаще на одно из крыльев и стремится ввести хоботок к основанию тычиночных нитей к запасам нектара. При этом лепестки лодочки или крылья под тяжестью насекомого и его активных движений отгибаются, совершая одновременно колебательное движение в такт движений тела насекомого. Все лепестки начинают реагировать как единая система, поскольку они связаны посредствам ушек и горбиков, имеющихся у каждого из 4 лепестков. Под влиянием движений насекомого флаг отгибается назад, крылья отходят вниз и в стороны, а тычинки и гинецей в следствие известной упругости сохраняют горизонтальное положение и входят в соприкосновение с брюшком насекомого. Когда насекомое улетает, отогнутые лепестки, опять же в силу главным образом пружинящегося действия ушек, возвращаются в прежнее положение и тычинки и гинецей укрываются в лодочке.
Плод бобовых, называемый бобом, развивается из единственного плодолистика. Он очень разнообразен по морфологическим и анатомическим особенностям, которые носят часто приспособительный характер. Редко плод состоит из нескольких бобов (у представителей семейства с цветками, имеющими несколько плодолистиков). При созревании плодов часть семян абортируется, что зависит от ряда экологических факторов (недостаточность опылителей, засуха) и резко повышается при самоопылении. Бобы самых разных размеров. Рекорд величины боба, это одновременно и самый крупный плод в мире, принадлежит плодам Энтады лозящей, достигающим в длину иногда 1,5 м.
Семена бобовых без эндосперма или со скудным эндоспермом. Запасные питательные вещества откладываются непосредственно в семядолях. Снаружи семена покрыты плотной блестящей семенной кожурой, что в природных условиях позволяет семенам некоторых видов сохранять всхожесть в течение десятков лет.
У части видов бобовых семена прорастают, вынося семядоли над землей (надземное прорастание). Подземное прорастание считается более совершенным, так как обеспечивает семядолям защиту от поедания животными, вытаптывания, колебания температуры и т. д. Этот тип прорастания свойственен всем викам, некоторым фасолевым и другим родам.
Важнейшую роль в процессах расселения бобовых играют вода и ветер. Крыловидные выросты перикарпия, они известны у представителей нескольких десятков родов, позволяют иногда плодам планировать на десятки метров.
Бобовые распространены очень широко - от Арктики до антарктических островов. В большинстве стран тропического, умеренно теплого и бореального климатов бобовые составляют значительную часть местной флоры. Лишь в холодном климате доля их участия сравнительно невелика.
Общеизвестна выдающаяся роль бобовых в жизни человечества. По экономической значимости они уступают только злакам. Помимо весьма большой группы пищевых, среди бобовых много кормовых, технических, медоносных, лекарственных, декоративных, дающих ценную древесину представителей.
Семена бобовых исключительно богаты протеинами, причем одновременно содержат достаточное количество крахмала. Некоторые культивируемые виды накапливают в семенах много жирного масла (соя, арахис).
Астрагал австрийский
Астрагал, род растений семейства бобовых. Однолетние и многолетние травы, полукустарники, реже кустарнички и кустарники высотой до 2 м. Листья непарно или парноперистые с черешком, оканчивающимся вместо листочка колючкой. Цветки пурпурные, розовые, желтоватые или белые в пазушных кистевидных или гловчатых соцветиях; часто чашечка после отцветания сильно вздувается. Плод - боб. Около 2200 видов преимущественно в умеренных и субтропических областях северного полушария. В России не менее 200 видов (11 в Красной книге РСФСР). Некоторые астрагалы - кормовые и лекарственные растения.
3.3 Биологическая продуктивность
Определение продуктивности вида (потенциальная продуктивность)
- общее количество цветков;
- общее количество бутонов;
- общее количество плодов на 15 побегах, следовательно потенциальная плодовитость равна 21 плод на побег.
Определение семенной продуктивности
При разработке охранных мероприятий особую значимость приобретает вопрос оценки репродуктивной способности вида в конкретной экологической обстановке.
Важное значение для характеристики популяции имеет семенная продуктивность. Различают потенциальную и реальную семенную продуктивность.
Потенциальная семенная продуктивность определяется числом цветков на одно растение и показывает максимально возможное количество плодов и семян, которые могут образовываться у нормально развивающихся цветков.
Один из важнейших показателей репродуктивной способности цветковых растений - реальная семенная продуктивность, под которой понимается число семян в расчете на цветок, соцветие, ценопопуляцию.
Реальная семенная продуктивность - количество реально образующихся семян в плоде на растении.
Для Астрагала австрийского были установлены следующие показатели; реальная плодовитость растения - 112 плодов на 1 растении, потенциальная - 224 плода на 1 растении, реальное среднее количество семян - 2 в 1 бобе.
4. Изучение популяции Астрагалаавстрийского