Состояние ценопопуляций Rosa acicularis L. в лесопарковой зоне Екатеринбурга

Полный текст

Введение

Анализ научной литературы [1—5] свидетельствует о том, что «в последние десятилетия во всем мире возрос интерес к использованию в пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической промышленности биологически активных веществ (БАВ) из природного растительного сырья. В этой связи возникает необходимость поиска наиболее перспективных растений, обладающих высоким потенциалом. Особый интерес представляет использование местных дикорастущих растений, <…> перспективным является лекарственно-техническое сырье» [1].

Роза иглистая Rosa acicularis L. высоко ценится в фармакологии, так как содержит аскорбиновую кислоту, каротиноиды, токоферолы, флавоноиды, сахара, дубильные и пектиновые вещества, органические кислоты — лимонную и яблочную, жирное масло [6] и другие полезные вещества [7—9].

Цель исследования — анализ особенностей онтогенетической структуры и современного состояния ценопопуляций Rosa acicularis в лесопарковой зоне г. Екатеринбурга.

Материалы и методы исследований

Объекты исследования произрастают в лесопарках: Уктусском и им. Лесоводов России г. Екатеринбурга (табл. 1). Уктусский лесопарк (455 га) расположен в южной части города (северная часть Уктусских гор), издавна является местом проведения лыжных соревнований. Имеющийся здесь трамплин определил рекреационно-спортивный профиль лесопарка. Сосновые боры в некоторых местах Уктусских гор остепнены [10]. Лесопарк им. Лесоводов России (968 га) расположен на восточной окраине Екатеринбурга [11]. Он представляет собой пересеченный рельеф с густым сосновым бором [12].

Климатические условия районов исследования приведены в табл. 2.

При изучении организации местообитаний розы опирались на стандартные методики [13—19].

Результаты исследования и обсуждение

Роза иглистая — один из соэдификаторов коренных типов леса наряду с рябиной обыкновенной, ракитником русским, черемухой обыкновенной и другими подлесочными видами [20]. Плотность изученных местообитаний колеблется от 144 до 844 растений на 1 га. Высокая численность розы иглистой отмечена в сосняке вейниковом (ФЦП1) (844 шт.). Особи Rosa acicularis произрастают в виде геоксильного кустарника высотой 0,41…1,29 м, проекция составляет 0,03…0,82 м² и объем кроны 0,01…0,49 м³. Наиболее высокими морфологическими значениями отличается местообитание в сосняке ягодниковом (ФЦП5). Положительный коэффициент корреляции имеет высота с площадью (r = 0,83, p < 0,05) и объемом кроны растения (r = 0,80, p < 0,05). С увеличением генеративной фракции уменьшаются высота растений (r = –0,63, p < 0,05) и численность особей (r = –0,51, p < 0,05). В то же время отношение индекса виталитета с площадью и объемом кроны имеют отрицательную, корреляционную связь, т.е. с увеличением площади проекции кроны (r= –0,52, p < 0,05) и ее объема (r = –0,56, p < 0,05), снижается жизненность растений. Значение индекса виталитета колеблется от слабо поврежденных (69 %) до здоровых особей (87 %) и связано с возрастом розы в местообитании, с увеличением возраста снижается жизненность растений. Практически во всех фрагментах преобладают ослабленные особи (от 50 до 76,6 %), тем не менее высокая доля здоровых растений отмечена в каменистой степи (ФЦП4) — до 53,3 %, в сосняке ягодниковом (ФЦП6) — до 56,6 % и на лугу разнотравном (ФЦП7) — 66,6 %. В целом виталитетность уктусской ценопопуляции выше (индекс виталитета составляет 84 %), чем у ценопопуляции растущей в лесопарке им. Лесоводов России (индекс виталитета — 76,7 %).

Таблица 1. Характеристика местообитаний Rosa acicularis в лесопарках г. Екатеринбурга

Фрагмент ценопопуляции (ФЦП)	Тип леса, растительное сообщество	Древостой		Фрагменты ценопопуляции (по 0,09 га)
				Общая плотность, экз./га	Морфологические параметры			Виталитетный спектр, %					Индекс виталитета Ln
					Высота, м	Площадь проекции кроны, м²	Объем кроны, м³	n1	n2	n3	n4	n5
		Состав	Сомкнутость полога
Уктусский лесопарк
1	Сосняк вейниковый	6С4Б	0,6	844	0,81±0,03	0,22±0,02	0,06±0,01	20	63,3	16,7	0	0	83
2	Сосняк вейниковый	8С2Б	0,7	778	0,55±0,03	0,07±0,01	0,02±0	10	76,6	13,4	0	0	83
3	Каменистая степь	—	—	422	0,66±0,04	0,15±0,04	0,04±0,02	50	50	0	0	0	87
4	Каменистая степь	—	—	411	0,41±0,02	0,03±0	0,01±0	53,3	36,6	6,6	3,5	0	83
X ± mx				613,7	0,60±0,03	0,11±0,01	0,03±0,01	33,3	56,6	9,1	0,8	0	84
Лесопарк им. Лесоводов России
5	Сосняк ягодниковый	10С	0,6	344	1,29±0,10	0,82±0,19	0,49±0,17	43,3	56,7	0	0	0	71
6	Сосняк ягодниковый	6С4Б	0,5	667	0,72±0,06	0,12±0,02	0,04±0,01	56,6	30	13,4	0	0	69
7	Луг разнотравный	—	—	444	1,03±0,03	0,18±0,01	0,06±0,01	66,6	23,4	10	0	0	85
8	Сосняк разнотравный	6С4Б	0,8	144	0,50±0,04	0,18±0,03	0,04±0,01	46,6	50	3,4	0	0	82
X ± mx				399,7	0,88±0,05	0,32±0,06	0,15±0,05	53,3	40	6,7	0	0	76,7

 

Таблица 2. Климатическая характеристика района исследования

Год		Средние климатические характеристики
	Среднегодовые температуры, ˚C	Сумма осадков всего за год, мм	Высота снежного покрова, мм	Средняя температура июля, °C	Средняя температура января, °C	Сумма осадков за вегетационный период, мм
2018	+2,6	473	17,3	+20,9	–14,1	280
2019	+4,0	583	19,5	+19,5	–11,4	358
Среднее	+3,3	528	18,4	+20,2	–12,8	319

В результате исследования онтогенетической структуры фрагментов ценопопуляций Rosa acicularis выявлено, что все они являются нормальными, полночленными и способны к самоподдержанию семенным и вегетативным путем. В онтогенетическом спектре выделены три периода и шесть онтогенетических состояний (рис. 1, табл. 3). По величине представленности онтогенетических групп можно сделать вывод о времени существования ценопопуляции и направлении ее развития. Возрастная структура розы иглистой имеет три типа одновершинного спектра — левосторонний (максимум приходится на виргинильные и имматурные особи от 36,6 до 63,3 % (ФЦП1, 3, 4, 5, 6, 7)), центрированный (преобладают средние генеративные растения до 46,6 % (ФЦП8)) и правосторонний (максимум приходится на старой генеративной особи до 33,4 % (ФЦП2)).

Рис. 1. Онтогенетический спектр фрагментов ценопопуляций Rosa acicularis

Таблица 3. Распределение особей Rosa acicularis по онтогенетическим группам

Номер ФЦП	Онтогенетические группы						Демографические показатели
	im	v	g1	g2	g3	ss	Индекс возрастности	Индекс заме­щения	Индекс восстановления	Индекс эффективности	Индекс старения
1	26.6	53.3	10	6.6	3.5	0	0.16	4	4	0.44	0
2	20	33.2	13.6	0	33.4	0	0.32	1.14	1.14	0.54	0
3	36.6	0	16.7	30	16.7	0	0.33	0.57	0.57	0.62	0
4	43.3	13.3	16.6	20	0	6.8	0.24	1.3	1.54	0.49	0.06
5	60	30	10	0	0	0	0.20	1.5	1.5	0.58	0
6	20	63.3	6.6	6.6	3.5	0	0.16	5	5	0.44	0
7	33.3	43.3	10	10	3.4	0	0.16	3.28	3.28	0.44	0
8	3.5	0	36.6	46.6	13.3	0	0.43	0.03	0.03	0.86	0

Левосторонний спектр формируется в местообитаниях с разреженным растительным покровом, это подтверждают индексы восстановления и замещения от 1,3 до 5 (исключение составляет ФЦП3). Центрированный спектр обусловлен в местах с выходом горных пород на поверхности почвы, что приводит к элиминации особей на ранних этапах развития. Индексы восстановления и замещения, которые отражают динамические процессы в ценопопуляции, установлены равными 0,3, что говорит о слабом восстановительном процессе. Правосторонний спектр, вероятно, связан с антропогенной нагрузкой, так как вблизи проходит дорожно-тропиночная сеть и зона отдыха.

Оценка индексов возрастности и эффективности в исследованных фрагментах ценопопуляций Rosa acicularis показала, что шесть фрагментов (ФЦП1, 2, 4, 5, 6, 7) относятся к молодым, ФЦП3 — зреющей и ФЦП8 — зрелой (рис. 2).

Для того чтобы оценить состояние местообитаний розы иглистой в лесопарках г. Екатеринбурга, внедрили комплексный подход на основе организменных и популяционных показателей (табл. 4, рис. 3). Наибольшие организменные признаки у единичных особей Rosa acicularis установлены в сосняке ягодниковом (ФЦП5) (15 баллов). Самые низкие значения имеют растения в каменистой степи (ФЦП4), что, видимо, связано с высокой долей имматурных особей (43,3 %), которые имеют низкие морфометрические значения, и высокой скелетностью почв.

Рис. 2. Распределение местообитаний Rosa acicularis в координатах Delta — Omega

Таблица 4. Балловые оценки величины признаков Rosa acicularis

Параметры	Баллы
	I	II	III	IV	V
Организменные признаки особей
Высота растений, м	< 0.41	0.41…0.63	0.63…0.85	0.85…1.07	1.07…1.29
Площадь проекции кроны, м²	< 0.03	0.04…0.23	0.24…0.43	0.44…0.63	0.64…0.83
Объем кроны, м³	< 0.01	0.01…0.13	0.13…0.25	0.25…0.37	0.37…0.49
Популяционные признаки
Общая плотность, экз./га	< 144	144…319	319…494	494…669	669…844
Доля im­ v,%	< 3.5	3.5…25.1	25.1…46.7	46.7…68.3	68.4…90.0
Доля g1­g2,%	< 10	10…28.3	28.3…46.6	46.6…64.9	64.9…83.2
Индекс виталитета,%	< 69	69…73.5	73.5…78.0	78.0… 82.5	82.5…87.0

 

Рис. 3. Анализ состояния фрагментов ценопопуляций Rosa acicularis, баллы: организменные признаки: 1 — высота растения; 2 — площадь проекции кроны, 3 — объем кроны; популяционные признаки: 4 — плотность фрагмента ценопопуляции; 5 — доля im-v; 6 — доля g1-g2; 7 — индекс виталитета; 1…5 — баллы

По демографическим параметрам максимальное значение установлено в сосняке вейниковом (ФЦП1 (17 баллов) и ФЦП2 (16 баллов)), а самый низкий показатель — в сосняке разнотравном (11 балла). Суммарное соотношение баллов показывает, что реальный оптимум Rosa acicularis складываются в сосняках ягодниковом (ФЦП5) и вейниковом (ФЦП1). Местообитания характеризуются высокими морфологическими показателями, плотностью и высокой долей в прегенеративном периоде.

Выводы

Исследованные фрагменты ценопопуляции Rosa acicularis являются нормальными и полночленными с одновершинными левосторонними, центрированными и правосторонними онтогенетическими спектрами, которые способны формировать самоподдерживающиеся в течение несколько поколений местообитания и распространяться на значительной территории. Различие в онтогенетической структуре зависит от влияния антропогенного пресса, эколого-ценотических условий обитаний розы и варьирования природно-климатических условий. При анализе параметров ценопопуляций выявили, что наилучшими для существования розы являются условия в сосняке ягодниковом (ФЦП5) в лесопарке им. Лесоводов России и сосняке вейниковом (ФЦП1) в Уктусском лесопарке, где местообитания характеризуются высокими морфологическими показателями, численностью и высокими значениями долевого участия прегенеративной фракции.

Об авторах

Елена Александровна Тишкина

Ботанический сад Уральского отделения Российской академии наук; Уральский государственный лесотехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Elena.MLOB1@yandex.ru

кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории экологии древесных растений Ботанического сада Уральского отделения Российской академии наук; доцент кафедры экологии и природопользования Уральского государственного лесотехнического университета

Российская Федерация, 620144, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, д. 202а; Российская Федерация, 620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, д. 36

Список литературы

Дополнительные файлы