ВВЕДЕНИЕ
3
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
5
1.1. Задачи мониторинговых исследований редких видов
5
1.2. Мониторинг популяций видов семейства Орхидные
10
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
23
2.1. Особенности биологии Herminium monorchis (L.) R. В г.
23
2.2. Особенности «Ольшанского солонца»
34
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
44
3.1. Численность и плотность популяции Herminium monorchis на «Ольшанском солонце»
44
3.2. Возрастная структура популяций
47
3.3. Виталитетная структура
51
3.4. Методические аспекты организации научно- исследовательской деятельности школьников при изучении редких видов семейства Орхидные
53
ВЫВОДЫ
56
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
58
Снижение видового разнообразия на региональном и глобальном уровне - это одна из существенных проблем развития биосферы на современном этапе. Поэтому охрана уязвимых видов растений - важнейшая задача. Семейство Orchidaceae в этом отношении особенно выделяется - по разным оценкам от 60 до 80% видов этого семейства находятся под угрозой исчезновения. Из 125 видов семейства, произрастающих на территории России [17], 66 видов занесены в Красную книгу РФ [45]. Из 25 видов орхидей, обитающих на территории Пензенской области [15], 18 - в региональной Красной книге [93, 94]. Поэтому сохранение видового разнообразия орхидных особенно актуально.
Herminium monorchis (L.) R. Br. - относительно мало изученная наземная орхидея, ставшая редкой во многих регионах России - вид включен в Красные книги 32 регионов РФ [9, 17, 46^18], в том числе в Красную книгу Пензенской области [93, 94] с первым статусом редкости, что подчёркивает особо уязвимое положение этого вида.
«Ольшанский солонец» - фактически единственное местообитание Н. monorchis, подтверждённое сборами последних лет, обнаруженное Татьяной Викторовной Разживиной в 2006 г. [58, 74]. Близкое расположение этого участка к постоянно расширяющейся границе города Пензы, высокая степень сельскохозяйственной и промышленной освоенности и заселённости вызывает серьёзные опасения и определяет необходимость мониторинговых исследований за состоянием популяции этого редкого вида. Они были начаты в 2012-2013 гг. на кафедре ботаники, физиологии и биохимии растений [2, 3, 18, 19], и данная работа представляет собой попытку подведения некоторых итогов 8-летнего наблюдения за состоянием популяции бровника одноклубневого на «Ольшанском солонце».
В связи с этим, цель работы - оценить состояние ценопопуляции Н. monorchis на «Ольшанском солонце», выявить изменения за восьмилетний период наблюдений, представить возможный прогноз развития её в будущем.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. По литературным данным выявить особенности биологии и экологии Н. monorchis, важные с точки зрения популяционных исследований; определить основные направления популяционных исследований видов семейства Orchidaceae.
2. Освоить методику популяционных исследований видов семейства Orchidaceae.
3. Выявить изменения численности и плотности Ольшанской ценопопуляции Н. monorchis за период с 2013 по 2021 гг.
4. Провести онтогенетический анализ ценопопуляции, выявить изменения в возрастной структуре Ольшанской популяции Н. monorchis.
5. Определить виталитетную структуру генеративных особей бровника одноклубневого на «Ольшанском солонце».
6. Используя индексы возрастности, эффективности и возобновления, выявить тенденции в изменении состояния олыпанской ценопопуляции б. одноклубневого и предложить возможные варианты её развития в будущем.
7. Оценить возможность использования мониторинговых исследований популяций орхидных для решения задач формирования исследовательских компетенций школьников.
Автор выражает благодарность: бывшему сотруднику кафедры, к.б.н. Мазей Наталье Григорьевне, супруге Анастасии Мальцевой (ранее Колесниковой, на тот момент студентке) за помощь в сборе материала в 2012-2013 гг.; биологу Пензенского ботанического сада ПГУ имени И.И. Спрыгина Галине Фёдоровне Можаевой и студентке группы 18ФПЕ Мамоновой Анастасии за помощь в сборе материала в 2021 г.; профессору кафедры ОБИБ, д.б.н. Любови Александровне Новиковой и Анне Андреевне Мироновой за помощь в осмыслении результатов геоботанических описаний; научному руководителю Фатюниной Юлии Александровне за всестороннюю поддержку и помощь.
1. По литературным данным выявлены особенности биологии и экологии Н. monorchis как редкого вида стенобионта; обоснована важность мониторинговых популяционных исследований как основы его охраны.
2. Освоены следующие методы популяционных исследований редких видов семейства Orchidaceae.
3. Установлено, что Ольшанская популяция Н. monorchis характеризуется очень высокой численностью (не менее 10 000 особей) и плотностью (около 200 особей разных возрастных состояний на 1м2) без тенденции к снижению за период с 2013 по 2021 гг. Наибольшее обилие вида отмечено в составе галофильных лугов (ОПП 50-70%), где повышение содержания солей в почве повышает его конкурентоспособность по сравнению с другими луговыми травами.
4. Онтогенетический анализ выявил значительную вариабельность возрастных структур ценопопуляций, что характерно для вегетативных однолетников с активным вегетативным размножением. Участие j-особей в 2013 г. было в среднем ниже (0-0,4%) по сравнению с 2021 г. (0-8,7%), как и доля im-особей (5,5-9,8% в 2013 г. и 9,1-59,5% в 2021 г.). Вклад v-особей в 2013 г. в возрастную структуру популяции был выше (31,4-46,1%) по сравнению с 2021 г. (9,6-28,2%), что отражает волнообразный характер развития популяции. Доля g-особей относительно постоянна (44,1-58,6% и 47,6-70,6%), возрастные спектры Н. monorchis правосторонние (g) с одним (2013 г.) или двумя (g, im) максимумами. Высокая доля im- при скромной роли j-особей свидетельствует о преимущественно вегетативном способе самоподдержании численности.
5. Определены особенности виталитетной структуры g-особей бровника на «Ольшанском солонце» в 2021 г.: высокая доля особей пониженной (33,0-85,7%) и низкой (14,3-65,4%) жизненности в связи с засолением почв. Однако плотность особей бровника и его роль в составе сообществ при этом возрастает (до 15-20%) из-за уменьшения конкурентоспособности луговых трав - гликофитов.
6. Установлено, что индексы возрастности (А; в 2013 г. - 0,28-0,33, в 2021 г. - 0,27-0,38), эффективности (со; 0,65-0,74; 0,60-0,81) и возобновляемости (41,4-53,9%; 29,4 до 52,4%) не претерпели за 8 лет серьёзных изменений, что можно расценивать как стабильное состояние данной популяции, с учётом данных по её численности, плотности и возрастной структуре. При сохранения действующего режима охраны этого памятника природы можно дать оптимистичный прогноз развития Ольшанской популяции бровника; мониторинг за её состоянием должен быть продолжен.
7. Проанализированы возможности использования бровника одноклубневого как объекта научно-исследовательской работы школьников. Предложены темы для обучающихся средних и старших классов.
