ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ И ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ ОБЗОР
СЕМЕЙСТВА LILIACEAE 9
ГЛАВА 2. КРАТКАЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕРРИТОРИИ АЛТАЙСКОЙ ГОРНОЙ СТРАНЫ .... 14
2.1. Характер рельефа 14
2.2. Климатические условия 14
2.3. Основные типы почв 15
2.4. Растительность 16
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 18
ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ 26
ГЛАВА 6. ОБЩИЙ АНАЛИЗ СЕМЕЙСТВА EIEEACEAE 33
6.1. Ареалогический анализ 55
6.2. Таксономический анализ 57
6.3. Экологический анализ 58
ГЛАВА 7. МОДУЛЬНЫЙ ЭВОЛЮЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА LILIACEAE 60
ВЫВОДЫ 82
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 84
ПРИЛОЖЕНИЯ 93
Объект исследования - семейство Liliaceae Juss. - цветковые растения, относящиеся к классу однодольных. На данный момент семейство включает 712 общепризнанных видов из 16 родов (www.theplantlist.org). Многие виды являются кормовыми, лекарственными и медоносными растениями, а также широко используются в озеленении, являясь источником для выведения новых сортов. Среди систематиков до настоящего времени существуют разногласия в понимании объема и состава семейства Liliaceae Juss., окончательно не доказаны родственные связи между родами, спорными также являются статусы отдельных таксономических групп: триб, секций, видов и т. д. (Hutchinson, 1973; Schulze, 1980а, b; Dahlgren et al., 1982, 1985; Тахтаджян, 1982, 1987). Однако даже в самом широком его понимании, семейство занимает центральное место в основании системы однодольных, а всестороннее изучение его представителей имеет огромное значение для решения проблемы происхождения однодольных и в целом цветковых растений (Мохаммад, 2005). Большой вклад в систематику и современное представление семейства внесли Эбель А.Л., Левичев И.Г. Для Флоры Сибири рода семейства обрабатывали такие монографы, как Золотухин Н.И. и Власова Н.В. На базе АлтГУ инвентаризация по семейству Liliaceae в пределах Алтайской горной страны (АГС) не проводилась продолжительный период и поэтому является актуальной как с позиции новых методов, так и новых знаний о таксономии семейства. Необходимо так же отметить, что с увеличением антропогенной нагрузки растёт интерес к охране природы. Сокращение биоразнообразия признано одной из главных проблем человечества, а среди Liliaceae почти половина имеют охранный статус на территории АГС.
Предмет исследования: распространение представителей изучаемого семейства на территории АГС, отличительные морфологические признаки видов и родов, их экология, биология и охранные статусы.
Целью работы является таксономическая ревизия и комплексный анализ представителей семейства Liliaceae на территории Алтайской горной страны. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Составить литературный обзор и физико-географическую характеристику района исследования, а также осуществить ревизию гербарного материала.
2. Провести таксономический (систематический), ареалогический и экологический анализ семейства Liliaceae.
3. Интегрировать данные о современном распространении таксонов в глобальную информационную систему по биоразнообразию (Global Biodiversity Information Facility - GBIF), составить карты распространения представителей по территории АГС.
4. Изучить филогению семейства и провести модульный
эволюционный анализ на основе внешних морфологических признаков.
5. Осуществить обзор редких и эндемичных видов, занесённых в Красные книги.
6. Построить картографическую модель пространственного распространения вида Erythronium sibiricum (Fisch. et C.A. Mey.) Krylov.
Научная новизна. Составлен конспект видов семейства Liliaceae для территории АГС, который содержит основные синонимы, данные о распространении в пределах исследуемой территории и экологию видов. На данный момент семейство Liliaceae на территории АГС включает 37 видов из 6 родов. Всего было оцифровано 175 гербарных листов по семейству Lilieceae и 2500 листов видов других семейств из группы редких и эндемичных по территории АГС за время производственной практики. Материалы выгружены в виртуальный гербарий ALTB, а затем в информационную систему GBIF. С помощью материалов ген. банка NCBI на основе фрагментов ДНК rbcLи trnL-trnFполучены филогенетические деревья и обозначены проблемы в таксономии семейства. Для оценки доли редких и эндемичных видов семейства осуществлён анализ 10 национальных и региональных Красных книг территорий, входящих в состав АГС. Произведено биоклиматическое моделирование экологических ниш E. sibiricum,что позволило уточнить современный ареал вида и получить прогнозные карты вероятностного местонахождения вида на территории юга Сибири.
Ожидаемые результаты. Результаты анализа Красных книг позволят рекомендовать к сохранению некоторые редкие и исчезающие виды растений семейства на территории АГС. Ареалогический анализ и составление карт в свою очередь предоставят возможность уточнить данные о современном распространении представителей семейства по территории АГС. В частности, полученные сведения с помощью биоклиматисекого моделирования E. sibiricumвостребованны при поиске новых местонахождений вида и при решении природоохранных задач в конкретных районах южных субъектов Российской Федерации. Полный сравнительно-морфологический анализ признаков представителей семейства позволит выявить ряд основных отличительных признаков главных представителей таксона.
Личный вклад. Проанализированы литературные источники о систематике, биологии, экологии и распространению видов семейства Liliaceae. Осуществлена ревизия гербарного материла: ALTB, YALT (215 листов), FRU, NS (NSK), MW; E, CAS, B, G. Проведены мероприятия по сбору и оцифровке гербарного материала, загрузке его в информационную систему GBIF. Составлена таблица редких и эндемичных видов семейства для территории АГС. Обработаны фотографии и получены геопривязки по итогам экспедиции в Кандышный лог Косихинского района Алтайского края.
Так же принято участие в летней международной научно-практической молодежной школе «Флора Алтая» (пос. Чемал - пос. Куюс, пос. Акташ - Курайская степь) с 8 по 13 июля 2019 г.
Апробация. Доклад по теме исследования представлен на следующих конференциях: VI региональная молодежная конференция «Мой выбор - наука!», 17-27 апреля 2019 г.; VII региональная молодежная конференция «Мой выбор - наука!», 20-24 апреля 2020 г.; XXI международная научно-практическая конференция «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии», 16-17 мая 2022 г. Опубликовано пять статей с участием автора, одна из которых опубликована в Scopus с квартилем Q2 («К систематике семейства Liliaceae Juss. Алтайской горной страны.»; «Семейство Liliaceae Juss. во флоре Алтайской горной страны.»; «Применение методов информатики биоразнообразия для формирования Красной книги Алтайской горной страны (растения)», «Virtual Herbarium ALTB: collection of vascular plants of the Altai Mountain Country», «Комплексный анализ семейства Liliaceae Juss. на территории Алтайской горной страны: таксономия, экология, ареалогия и филогения»). Статья «Охраняемые виды семейства Liliaceae Juss. на территории Алтайской горной страны» находится на стадии рецензирования. В настоящее время официально зарегистрированы три базы данных («Лекарственные виды растений Алтайской горной страны», «Редкие и эндемичные виды растений Алтайской горной страны», «Цифровой научный депозитарий флоры Большого Алтая») (рис. 28-30 ПРИЛОЖЕНИЯ 1), где автор работы является соразработчиком.
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть полезны при составлении конспектов, определителей для территории АГС. Часть материалов уже использована для создания датасетов GBIF («Virtual Herbarium ALTB (South-Siberian Botanical Garden)»; «Red List of Altai Mountain Country (plants)»; «Red Book of Altai Mountain Country (plants)»; «Medical plants of Altai Mountain Country») (Ваганов и др., 2020) и будут полезны для организации природоохранных мероприятий по сохранению исчезающих видов семейства (рис. 31-34 ПРИЛОЖЕНИЯ 1).
1. В результате обработки литературных источников и ревизии гербарного материала составлен конспект видов семейства Liliaceae для территории АГС, который содержит основные синонимы, базионимы, данные о распространении в пределах исследуемой территории, месте хранения типового материала и экологию видов.
2. Семейство Liliaceae на территории АГС включает 37 видов из 6 родов (Gagea, Lilium, Fritillaria, Tulipa, Erythronium, Streptopus).Наибольшее число видов представлено травянистыми луковичными растениями рода Gagea (54,05% от общего числа видов). Наименее представлены рода Erythroniumи Streptopus(по 5,41 % соответственно).
3. Ареалогический анализ показал преобладание Азиатской группы - 51,35%, что составляет 19 видов, представители которых относятся преимущественно к североазиатскому и сибирско-среднеазиатскому ареалу. Для представителей семейства Liliaceae процент эндемизма составил 21,62% от общего числа видов.
4. Поясно-зональный анализ семейства Liliaceae показал, что большая часть растений принадлежит к горно-равнинной эколого-географической группе. Лесные виды составляют 30% от общего числа, а степные 35%.
5. Оцифровано и интегрировано в GBIF 125 гербарных листов по семейству Liliaceae в пределах исследуемой территории. Составлено 23 карты, уточнены данные о современном распространении представителей семейства по территории АГС и в каждом из 19 ботанико-географических районов.
6. С помощью материалов ген. банка NCBI на основе фрагментов rbcL и trnL-trnF получены филогенетические деревья, проведен модульный эволюционный анализ на основе данных внешней мофологии и обозначены проблемы в таксономии семейства.
7. Обзор представителей, занесённых в Красные книги показал, что 40,5% видов имеют охранный статус (Erythronium sibiricum, Fritillaria dagana, F. meleagris, F. meleagroides, F. verticillata, Gagea altaica, G.
fedtschenkoviana, G. longiscapa, G. shmakoviana, Lilium pilosiusculum, L. pumilum, Tulipa altaica, T. heteropetala, T. patens, T. uniflora),почти треть из которых эндемики: Erythronium sibiricum, Fritillaria dagana, F. verticillata, Gagea shmakoviana, Tulipa heteropetala.
8. Построена картографическая модель пространственного
распространения вида Erythronium sibiricum.Доказано, что E. sibiricum демонстрирует достаточно широкую экологическую амплитуду. Моделирование экологических ниш изучаемого вида показало практически равное влияние температурного фактора (53 %) и осадков (45 %) как сдерживающих расширение ареала вида, что коррелирует с распространением кандыка сибирского в пределах типов климата по Коппен- Гейгеру.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
