Темпы развития парциальных кустов брусники обыкновенной Vaccinium vitis-idaea L

Высокое участие виргинильных парциальных кустов в исследованных ценопопуляциях связано с интенсивным и регулярным вегетативным самоподдержанием ценопопуляций во всех исследованных местообитаниях.

Таким образом, быстрые темпы развития не всегда служат показателем оптимальных условий. Разнообразие климатических, экологических условий и способов антропогенного воздействия способствует разным темпам развития особей во времени. В различных экологических ситуациях меняется не только общая продолжительность полного онтогенеза, отдельных состояний и периодов, но и их соотношения. Все эти проявления временной поливариантности могут вызвать серьёзные изменения возрастной структуры ценопопуляций и их динамики (Жукова, 1995). Темпы развития являются одним из признаков, характеризующих тип стратегии на организменном уровне (Смирнова, 1987). На популяционном уровне поливариантность онтогенеза является важнейшим адаптационным механизмом, определяющим динамическую гетерогенность ценопопуляций и способствующим их устойчивости, что является существенным резервом наследственной изменчивости (Ценопопуляции растений, 1988).

1.2.         РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ФИТОЦЕНОТИЧЕСКАЯ

ПРИУРОЧЕННОСТЬ БРУСНИКИ

Брусника имеет обширный голарктический ареал, который охватывает большую часть Европы — от Скандинавии (71°7' с.ш.) до Балкан и от Пиреней до Урала. Встречается брусника также в Японии, Северной Америке (от Аляски до Лабрадора и Гренландии) (Пояркова, 1952). В Европе растение встречается на высоте от 200 до 1500 м над уровнем моря (Ritchie, 1955).

Брусника распространена почти по всей территории бывшего СССР, кроме южных районов европейской части, всей Средней Азии, подавляющей части Казахстана и Закавказья. Северная граница ареала проходит по морскому побережью, а также брусника встречается на о. Колгуев, южном острове Новой Земли. Восточная граница идёт по побережью Тихого океана, захватывая Командорские о-ва, Камчатку, о-ва Курильской гряды, всё побережье Охотского моря, о. Сахалин и Приморье. Изолированные участки ареала брусники обнаружены в высокогорьях Кавказа (41-44° с. ш.) и близ устья Днепра (Атлас ареалов…, 1976).

Брусника, по А.Г.Крылову (1984), относится к боровому типу ценоэлемента, к таёжно-боровому подтипу, к ксеромезофильным, олиготрофным вечнозелёным кустарничкам.

А.И.Толмачёв (1954) определяет бруснику как несомненно лесной вид. Большинство близких видов рода Vaccinium произрастает в горных лесах запада Северной Америки. «Тропические» черты облика этого вечнозелёного кустарничка находятся в полном соответствии с распространением большей части его близких сородичей в тропических горных районах.

Брусника произрастает, главным образом, в хвойных, часто преобладая в травяно-кустарничковом ярусе (Кормовые растения, 1956), лесах: сосновых, кедровых, пихтовых, лиственничных, а также в смешанных, лиственных лесах и на сфагновых болотах (Ильинская, 1963; Тимошок, 1996). В горных и вересковых местообитаниях брусника занимает господствующее положение (Ritchie, 1955).  Отмечено, что брусника занимает значительное место среди кустарничков мезотрофных болот (Елина и др., 1984).

В условиях подзоны средней тайги Кировской области брусника находит свой экологический оптимум в сосняках брусничных, здесь древостой достигает возраста 12-80 лет, высота 4-25 м, сомкнутость крон 0,3-0,6, на песчаных и супесчаных почвах разной степени оподзоленности (Егошина, 1986).

Популяции брусники в Республике Марий Эл имели 100% встречаемость, обилие сор-2 в сосняке брусничном — на слабоподзолистых, крупнопесчаных почвах, в сосняке черничном — на пониженных местах с близким залеганием грунтовых вод и влажными сильноподзолистыми почвами (Иванова, Ефремова, 1998).

В условиях верховых болот (сфагновые сосняки, заболоченные сфагновые березняки) брусника является компонентом микроассоциаций на буграх и микроповышениях, так как плохо переносит анаэробность субстрата и конкуренцию со сфагновым покровом (Солоневич, 1956; Ильинская, 1963). Брусника встречается на торфяных, торфяно-минеральных и болотно-минеральных почвах (Bozenna, 1986).

Наиболее обильна брусника на дренированных, большей частью кислых и бедных питательными веществами подзолистых почвах. В некоторых районах (Центральная Якутия) она хорошо произрастает на относительно богатых почвах, с близким залеганием карбонатных горизонтов (различные варианты буро-серых неоподзоленных или осолодевших почв) (Кормовые растения, 1956). Однако брусника может произрастать и на почвах, где содержание оксида кальция не превышает 0,8% (Богданова, Муратов, 1978). Следовательно, кустарничек может произрастать на сухих, очень бедных почвах или бедных как минеральными, так и органическими компонентами почвах (Bozenna, 1986).

К влажности почвы брусника также нетребовательна — встречается как на сухих, так и на влажных почвах (Булгаков и др., 1987). Уровень стояния вод –12…-45 см (это наиболее сухие экотопы) (Боч, Смагин, 1993). Большей частью с увеличением сухости почв обилие брусники в травяно-кустарничковом покрове сильно вырастает, особенно на открытых, хорошо освещённых участках (Солоневич, 1956).

V. vitis-idaea относительно мало теневынослива и поэтому наиболее обильна в светлохвойных или слабо сомкнутых темнохвойных лесах (Кормовые растения, 1956). Брусника светолюбива и лучше плодоносит на открытых местах или низкоплотных древостоях (Булгаков и др., 1987).

Брусника отличается достаточно широкой амплитудой по отношению к кислотности почв. По данным разных авторов рН колеблется от 2 до 6 (Зворыкина, 1973; Сокол, 1980; Ипатов, Кирикова, 1997; Викторов, Ремезова, 1988).

Приспособленность к жизни в холодных, умеренно и средне увлажнённых местообитаниях с кислыми и очень бедными почвами послужила основанием для выделения некоторых кустарничков, в том числе и брусники, в экологическую группу психрофитов (Шенников, 1950). Ксероморфное строение психрофитов связано с низкой температурой среды, физиологической сухостью повышенно влажных почв и с замедлением темпов всех физиологических процессов (Солоневич, 1956).

2.              МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

2.1. Объект исследования

Брусника обыкновенная Vaccinium vitis-idaea L. — длиннокорневищный вечнозелёный кустарничек из семейства вересковых — Ericaceae.

Удлинённые побеги брусники полициклические, поликарпические,  укореняющиеся и приподнимающиеся. Листья кожистые, многолетние, очередные, эллиптические или обратно яйцевидные, тупые или слегка выемчатые, слегка зазубренные или цельнокрайние с завороченным краем, 5-27 мм длиной, 3-12 мм шириной, на коротких опушённых черешках 0,5-3,0 мм длиной, сверху тёмно-зелёные, снизу бледные с тёмно-бурыми рассеянными желёзками.

Основание побега переходит в гипогеогенное корневище, залегающее на глубине 2-10 см, обычно очень длинное — до 18 м длиной, шнуровидное, зеленовато-коричневого цвета. От корневища отходят тонкие, короткие и редко расположенные придаточные корни.

Соцветие — короткая, густая, поникающая кисть с 2-8 (редко 18) цветками, формируется в верхней части прошлогоднего годичного побега. Цветки на коротких, опушённых, красноватых цветоножках, обладают слабым, но приятным запахом. Чашечка спайнолистная 4-зубчатая, с короткими округлыми красноватыми зубцами, венчик спайнолепестный колокольчатый, бледно-розовый, с четырьмя лопастями. Тычинок 8, с волосистыми тычиночными нитями, пыльники без придатков. Столбик выдаётся из венчика, завязь 4-гнёздная, гинецей синкарпный, из 4 плодолистиков, плацентация центрально-угловая (Баландина, Вахрамеева, 1978). Диплоидный набор хромосом равен 24. В природных условиях найдено триплоидное растение с 36 хромосомами (Богданова, Муратов, 1978).

Брусника имеет обширный голарктический ареал с преимущественным распространением в северной части Евразии. Встречается по всей территории СНГ, кроме южных районов европейской части, всей Средней Азии, подавляющей части Казахстана и Закавказья (Атлас ареалов…, 1976).

Брусника растёт в лесной и арктической зонах, поднимается до гольцового пояса, распространена в хвойных и смешанных лесах, на вырубках, в горных и равнинных тундрах. Чаще всего она встречается в травяно-кустарничковом ярусе сосновых и лиственничных лесов, являясь доминантом этого яруса (Брусника…, 1986).

Брусника — медоносное, дубильное, пищевое, лекарственное растение, кормовое для диких животных.

2.2. Место исследования

Исследования проводились в 1999-2002 годах на территории государственного природного заповедника «Большая Кокшага» Республики Марий Эл.

 Заповедник расположен в среднем течении реки Большая Кокшага на территории Медведевского и Килемарского административных районов РМЭ на расстоянии около 40 км от г. Йошкар-Олы. Координаты крайних точек территории заповедника: северной — 56º64' с.ш., западной — 49º09' в.д., восточной — 47º26' в.д. (Летопись природы, 1998).

Территория заповедника, согласно физико-географическому районированию СССР и Среднего Поволжья, расположена в пределах лесной зоны Русской равнины подзоны хвойно-широколиственных лесов Ветлужско-Унженской географической провинции Ветлужско-Кокшагского полесского района Оршано-Кокшагской флювиогляциальной равнины. По ботанико-географическому районированию Марий Эл (Абрамов, 1989) она входит в Ветлужско-Юшутский район.

Согласно климатическому районированию СССР заповедник находится в умеренном климатическом поясе атлантико-континентальной области. В пределах Марий Эл он расположен в центральном агроклиматическом районе (Агроклиматические ресурсы Марийской АССР, 1972).

Климат умеренно-континентальный, характеризующийся морозной зимой и умеренно-жарким летом. Приход солнечной радиации составляет около 90 ккал/см². Основная часть тепла при этом расходуется на испарение воды с поверхности почвы и на транспирацию растением.

Средняя продолжительность тёплого периода года (с температурой воздуха выше 0ºС) составляет 201 день. Устойчивый переход через 0ºC, являющийся признаком начала и конца зимы, наблюдается в среднем 26 октября (осень) — 7 апреля (весна). Зима продолжается 164 дня, а наиболее морозная её часть с температурой ниже -10ºС — 89 дней.

Активная вегетация растений начинается в среднем 9 мая и заканчивается 15 сентября, продолжаясь 128 дней. Наиболее тёплая часть лета продолжается всего 77 дней (с 6 июня по 22 августа).

За год в среднем выпадает 538 мм осадков, из которых подавляющая часть (387 мм) приходится на тёплый период.

На территории заповедника сформировались дерново-подзолистые почвы различного механического состава. Преобладающими являются слабоподзолистые песчаные почвы.

Основными ландшафтами заповедника являются дюнно-бугристые и пологоволнистые зандровые равнины, покрытые в основном сосняками и березняками, а также пойменные урочища, занятые вдоль р. Большая Кокшага дубово-липовыми насаждениями, а вдоль малых рек и ручьёв — берёзовыми или черноольховыми с небольшой примесью ели (Летопись природы, 1998).

Для исследования были заложены 4 постоянные пробные площади; проведены геоботанические описания данных местообитаний.

Пробная площадь №1 — сосняк. Квартал 65, выдел 33. В 1995 году здесь прошёл низовой пожар. Расположен на первой надпойменной террасе реки Большая Кокшага. Возобновление отсутствует. Подлесок отсутствует. В травяно-кустарничковом ярусе преобладает брусника (4,2%).

Пробная площадь №2 — сосняк брусничный. Находится в охранной зоне заповедника. В 1972 г. здесь прошёл пожар, который полностью уничтожил травяно-кустарничковый ярус. Возобновление отсутствует. В подлеске — рябина обыкновенная Sorbus aucuparia L., ель обыкновенная Picea abies L. Сейчас в травяно-кустарничковом ярусе преобладает брусника (34,8 %), лишайники (различные виды кладоний — лесная, альпийская, оленья и др., 9,9%), марьянник луговой  Melampyrum pratensis L. (8,5%), зелёные мхи (плевроциум Шребера, кукушкин лён обыкновенный, дикранум многоножковый, 6,6%).

Пробная площадь №3 — сосняк зеленомошно-брусничный. Квартал 90, выдел 24. Расположен на первой надпойменной террасе реки Большая Кокшага. В данном фитоценозе был пожар в 1921 году. Возобновление отсутствует. В подлеске — можжевельник обыкновенный Juniperus communis L. В травяно-кустарничковом ярусе преобладают зелёные мхи (плевроциум Шребера, кукушкин лён обыкновенный, дикранум многоножковый, 59,7%), брусника (16,9%).

Пробная площадь №4 — сосняк зеленомошно-брусничный. Квартал 65, выдел 33. Расположен на первой надпойменной террасе реки Большая Кокшага. Представляет собой посадки начала XX века после пожара. Возобновление отсутствует. В подлеске — ель обыкновенная. В травяно-кустарничковом ярусе преобладают зелёные мхи (плевроциум Шребера, кукушкин лён обыкновенный, дикранум многоножковый, 51,3%), брусника (18,1%).

Таксационные описания изученных пробных площадей представлены в таблице 1.

Таблица 1

Таксационные описания пробных площадей

2.3. Методы исследований

Изучение ценопопуляций брусники проводили в 1999-2002 годах в Государственном природном заповеднике «Большая Кокшага» Республики Марий Эл.

Исследования проводили в четырёх различных ассоциациях. Геоботанические описания обработаны по экологическим шкалам Д.Н.Цыганова (1983) с помощью компьютерной программы «Ecoscale». Исследованные местообитания сравнили по флористическому составу с помощью коэффициента Жаккара:

где a — число видов в первой ценопопуляции,

      b — число видов во второй ценопопуляции,

      с — число общих видов (Лакин, 1990).

В каждой ассоциации было заложено по 30 учётных площадок размером 1 м², в пределах которых в 1999 году были замаркированы парциальные кусты брусники различных возрастных состояний (имматурного, виргинильного, молодого генеративного, средневозрастного генеративного, старого генеративного, субсенильного, сенильного и отмирающего).

Возрастные состояния парциальных кустов брусники выделяли согласно методике, предложенной А.А.Урановым с дополнениями. Диагнозы возрастных состояний для брусники обыкновенной были приведены Л.В.Прокопьевой с соавторами (2000).

ПРОРОСТКИ брусники однопобеговые, с двумя несколько удлинёнными семядолями и 2-8 ассимилирующими листьями. Семядольные листья сверху тёмно-зелёные, блестящие, снизу более светлые, длиной 2-2,5 мм и шириной 1 мм. Ассимилирующие листья 1,5-2,0 мм длиной и около 1,0 мм шириной, средняя жилка у них не выражена совсем или очень слабо. Корневая система представлена главным и немногочисленными боковыми корнями II порядка.

ИММАТУРНЫЕ растения представлены одним моноподиально нарастающим побегом или побегом I порядка с 1-2 побегами II порядка. Стебель коричневатый, опушённый. Длительность состояния—1-3 года. Корневая система представлена многочисленными придаточными корнями рыжего цвета.

У ВИРГИНИЛЬНЫХ растений число побегов II порядка 1-4.  Эти растения формируют побеги II и III порядков, образуя парциальный куст. Отмирающие побеги отсутствуют. Стебель опушён, коричневого или тёмно-зелёного цвета. Корневая система густая, представлена придаточными корнями рыжего цвета.

МОЛОДЫЕ ГЕНЕРАТИВНЫЕ парциальные кусты формируют побеги II, III и редко IV порядков. Побег I порядка одревесневший. Отмерших побегов не более 10%. Парциальные кусты начинают цвести и плодоносить, после чего побеги нарастают симподиально. Возраст листьев обычно 3 (2-4) года, они обычной формы, длина их достигает 1,8-2,0 (редко до 2,9) см, ширина 0,8-1,1 см. Корневая система приобретает бурый оттенок.

v-парциальные кусты имеют все вышеперечисленные признаки, но не цветут и не плодоносят. От виргинильных растений они будут отличаться одревесневшим побегом I порядка. Возраст парциальных кустов 2-5 лет.

СРЕДНЕВОЗРАСТНЫЕ ГЕНЕРАТИВНЫЕ парциальные кусты имеют побеги II, III, IV и редко V порядков. Побеги I порядка, нижние части побегов II порядка одревесневшие. Появляются побеги замещения. Отмирание побегов не более 10-40 %. Растение обильно цветёт и плодоносит. Листья двух-, трёхлетние, их длина 2,0-2,5 см, ширина 0,8-1,3 см. Корневая система бурого цвета. Возраст парциальных кустов 4-8 лет.

v-растения по всем признакам сходны со средневозрастными генеративными парциальными кустами, но не цветут и не плодоносят.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10