ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Г.
БАРНАУЛА И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ 8
ГЛАВА 2. РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ОКРЕСТНОСТЕЙ БАРНАУЛА 16
ГЛАВА 3. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ОРЛЯКА И ЕГО СИСТЕМАТИЧЕСКОЕ
ПОЛОЖЕНИЕ 24
ГЛАВА 4. МОРФОЛОГО-АНАТОМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОРЛЯКА28
ГЛАВА 5. ПОЛЕЗНЫЕ СВОЙСТВА ПАПОРОТНИКА И СОВРЕМЕННЫЕ
АСПЕКТЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 36
ГЛАВА 6. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 41
ГЛАВА 7. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОРЛЯКА В БАРНАУЛЬСКОМ
ГОРОДСКОМ ОКРУГЕ (БГО) 44
ГЛАВА 8. КЛИМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОГНОЗНОГО
МЕСТООБИТАНИЯ ОРЛЯКА ПО ТЕРРИТОРИИ БГО И ЮГУ СИБИРИ . .. 49
ВЫВОДЫ 62
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 64
ПРИЛОЖЕНИЕ
Вместе с плаунами и хвощами папоротники занимали доминирующее положение на всей территории земной поверхности в растительном мире. На сегодняшний день насчитывается примерно 300 родов и более 10 тыс. видов представителей папоротников (Бородаев, 2006). Сейчас они играют небольшую роль в формировании растительного покрова планеты, но также встречаются по всему земному шару. Так папоротники в большом количестве и своем разнообразии широко представлены в тропической и субтропической зонах, там они обитают в разной вариации жизненных форм - травянистые, водные, лиановые, древовидные, эпифиты и пр. В умеренных широтах встречаемость данного отдела растений сокращается, что объясняется климатом, однако их можно встретить во влажных лесах, оврагах, по берегам водоемов, около болот. Так как представители этого отдела относятся к споровым растениям, то от семенных их отличает чередование поколений, где стадия спорофита, или бесполого поколения, преобладает.
Варьируется также диапазон размеров растений - у одних высота достигает 25 метров (древовидные формы), другие же представлены несколькими мм. Стебли могут быть покрыты чешуями или волосками, а листья образуют вайи, у разных представителей отдела они различны, по ним можно отнести растение к тому или иному классу/порядку или даже семейству. Разброс размеров этого органа также сильно колеблется - от нескольких мм до 30 метров. Главными функциями листьев являются спороношение и фотосинтез. Редко вайи дифференцируются на спороносящие и фотосинтезирующие, где фотосинтезирующие являются стерильными, а другие - фертильными. Спорангии чаще располагаются с нижней стороны листа или же по его краю, у многих спорангии образуют сорусы - группировки. После созревания сорусы вскрываются и разносятся ветром в благоприятные для прорастания условия.
Папоротники привлекали различных ученых-ботаников России с восемнадцатого века. Имена таких известных российских ботаников, как Н.С. Турчанинов, К.И. Максимович, Р.К. Маак, С.Г. Гмелин, Ф.И. Рупрехт, К. Ледебур, В.Л. Комаров, Б.А. Федченко и др. фигурируют в материалах познания разнообразия и уникальности отдела. Обработкой папоротников во «Флоре Сибири и Дальнего Востока» (1930) и во «Флоре СССР» (1934) занимался ученый с мировым именем - A.B. Фомин. Изучение папоротников продолжается по сей день, несмотря на давность выхода «Флоры СССР». И.И. Гуреева (Южная Сибирь), М.П. Данилова, О.В. Храпко (Дальний Восток), Ю.А. Котухова (Алтай), A.M. Аскерова (Кавказ), А. И. Шмаков (Россия, Северная Азия, Алтайская горная страна) и многие другие внесли свой вклад.
Pteridium pinetorum- это древний вид папоротника, который был найден в ископаемых остатках третичного периода, произрастающий на всех континентах Земного шара. Это растение является космополитом, не найдено только в Антарктиде (рис. 1). В основном местами его произрастания считаются лесные сообщества. P. pinetorumобычно встречается как в светлохвойных лесах, так и в таёжных и черновых лесах (рис. 2. - фото светлохвойного леса Барнаульского городского округа). P. pinetorumявляется довольно распространенным в Западной Сибири (Шмаков, 1999). Обычно этот вид папоротника выступает доминантом или содоминантом травостоя и определяет строение, структуру, фитоклимат. Из-за биологических особенностей вида он массово распространен.
Задачи работы:
1. Ознакомиться с физико-географической характеристикой Барнаульского городского округа и охарактеризовать типы растительности, где произрастет P. pinetorum.
2. Ознакомиться с историей изучения P. pinetorum,таксономией рода, морфолого-анатомическими особенностями и полезными свойствами.
3. Применить методы информатики биоразнообразия и ГИС, которые будут использованы для оценки распространения P. pinetorum.
4. Подготовить базу данных с обязательной интеграцией в GBIF, запустить проект в iNaturalist по распространению орляка в Барнаульском городском округе.
5. Провести оценку ресурсного потенциала методом прогнозного климатического моделирования орляка на территории БГО и юга Западной Сибири.
Актуальность
Современные информационные технологии, в том числе геоинформационные системы (ГИС), широко используются в биологических науках для анализа, подсчёта и обзора распространения растительных ресурсов. Впервые будет проведена геопространственная оценка распространения ресурсного потенциала P. pinetorumна территории Барнаульского городского округа (берёзовые и сосновые леса) методами ГИС и климатического моделирования. Данные о распространении будут интегрированы в Global Biodiversity Information Facility (GBIF.org).
Несомненный интерес в применении ГИС предоставляет оценка P. pinetorumв окрестностях города Барнаула ввиду того, что ранее точную оценку его распространения не производили.
Личный вклад. Осуществлена фотофиксация местоположений распространения орляка, данные интегрированы в iNaturalist, проведены мероприятия по оцифровке гербарного материала, загрузке их в информационную систему GBIF.
Апробация. Доклад по теме исследования представлен на следующих конференциях: VIII региональная молодежная конференция «Мой выбор - наука!», 20-24 апреля 2021 г.
Практическая значимость. Данные, интегрированные в GBIF находятся в свободном доступе, позволяют всем пользователям наблюдать фактическое распространение орляка на территории БГО, а также использовать эти данные для своих исследований.
1. При ознакомлении с физико-географической характеристикой Барнаульского городского округа с помощью литературных источников и личных наблюдений, установлено, что уникальность сосновых боров окрестностей города Барнаула, их затеняющая способность, формирующая микроклимат позволяет существовать орляку и, даже выступать содоминантами травостоя для данной территории. Геоботаническое описание характерного сообщества подтвердило эти данные.
2. История изучения P. Pinetorumсравнительна коротка, но за весь период несколько раз изменялось систематическое положение вида. Были выделены несколько видов рода, а также подвидов, но как таковых представлений дифференциации не существует из-за недостатка гербарных образцов, сложности их гербаризации и ряда признаков, которые можно увидеть лишь на живых образцах, а также недостаточной представленности западной литературы на территории России и почти полное отсутствие работ российских ботаников в зарубежной печати.
3. Морфологически орляк отличается от других папоротников крытым продольным краем спорангиев и загнутым краем листочка. Особенностью также является рисунок орла на продольном срезе стебля. Внутривидовые отличия обусловлены экологической приуроченностью растения, что характеризуется разным климатом на разных территориях, на это влияют и эдафические факторы, например, в Сибири орляк растет на бедных и кислых почвах, тогда как в Британии более мягкий климат, а почвы обогащены известняками.
4. Благодаря своим полезным свойствам, невысокой энергетической ценности и содержанию большого количества витаминов орляк используется в пищевых целях. Совокупность полезных веществ, содержащихся в папоротнике, благотворно влияет на многие процессы организма и способствует улучшению работы многих систем.
5. Методы информатики биоразнообразия и ГИС позволили создать карту в системе Diva GIS на основе 94 собственных наблюдений в природе и 41 оцифрованных гербарных листов из фонда ALTB. Подготовлен авторский полигон с помощью GeoJSON для работы по территории БГО, в том числе с данными по произрастанию P. pinetorum.
6. Итоги прогнозного ареала распространения орляка показали, что выбранная территория на 81% соответствует параметрам, необходимым для жизни орляка в диапазоне своего оптимума. Наиболее значимыми оказались показатели среднегодовых и среднесуточных температур и осадков.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
