Помощь студентам в учебе
СИСТЕМАТИКА, РАСПРОСТРАНЕНИЕ, БИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ TRAPA NATANS L.
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ СИСТЕМАТИКИ, ПАЛЕОБОТАНИЧЕСКИЕ
НАХОДКИ И ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ TRAPA NATANS L. s. l 6
1.1. Проблемы систематики 6
1.2. Палеонтологические находки и история изучения вида 8
1.3. Современные ботанические, биохимические и ресурсоведческие
исследования Trapa natans 10
ГЛАВА 2. БИОЛОГИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ TRAPA NATANS L. s. l 19
2.1. Особенности биологии и экологии Trapa natans 19
2.2. Ареал Trapa natans 22
2.3. Охрана популяций Trapa natans 31
2.4. Использование водяного ореха человеком 33
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ TRAPA NATANS L.
s. l 36
3.1. Характеристика изучаемого объекта 36
3.2. Место и время проведения исследования 36
3.3. Материалы и методы исследования 37
ГЛАВА 4. БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
TRAPA NATANS L. s. l. НА ТЕРРИТОРИИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ 44
4.1. Гидрологические особенности мест обитаний Trapa natans 44
4.2. Анализ морфометрических показателей плода Trapa natans 49
ВЫВОДЫ 61
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 62
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ СИСТЕМАТИКИ, ПАЛЕОБОТАНИЧЕСКИЕ
НАХОДКИ И ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ TRAPA NATANS L. s. l 6
1.1. Проблемы систематики 6
1.2. Палеонтологические находки и история изучения вида 8
1.3. Современные ботанические, биохимические и ресурсоведческие
исследования Trapa natans 10
ГЛАВА 2. БИОЛОГИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ TRAPA NATANS L. s. l 19
2.1. Особенности биологии и экологии Trapa natans 19
2.2. Ареал Trapa natans 22
2.3. Охрана популяций Trapa natans 31
2.4. Использование водяного ореха человеком 33
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ TRAPA NATANS L.
s. l 36
3.1. Характеристика изучаемого объекта 36
3.2. Место и время проведения исследования 36
3.3. Материалы и методы исследования 37
ГЛАВА 4. БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
TRAPA NATANS L. s. l. НА ТЕРРИТОРИИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ 44
4.1. Гидрологические особенности мест обитаний Trapa natans 44
4.2. Анализ морфометрических показателей плода Trapa natans 49
ВЫВОДЫ 61
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 62
Общая характеристика проблемы и актуальность. Trapa natans L. s. l. - однолетнее водное растение, которое имеет широкий, но прерывистый ареал в Азии, Африке и умеренной части Европы, и в последнее время натурализуется в Северной Америке и Австралии (Phartyal, Rosbakh, Poschlod, 2018). В России T. natans известен как водяной орех плавающий, рогульник, чилим или чертов орех. Это реликтовый тропогенно-бореальный вид с дизъюнктивным, неуклонно сокращающимся ареалом, а также типичный представитель остатков флоры четвертичного периода.
Многие виды охраняемых растений являются сложными комплексами внутри- и надвидовых таксонов. В этом отношении T. natans представляет исключительный интерес, так как до настоящего времени остаётся проблемной таксономическая структура этого рода. До сих пор нет единого мнения о таксономическом положении T. natans и рода Trapa в целом. Причина этого - высокий уровень полиморфизма плодов. Ранее исследования T. natans носили фрагментарный, бессистемный характер без использования современных методов математической статистики и соответствующих программных продуктов. Сама по себе морфологическая изменчивость T. natans, биогеографические закономерности её
пространственного распределения до последнего времени не были объектом исследований. Очевидно, что уточнение действительной таксономической структуры рода и выявление истинного размаха полиморфизма в нём является чрезвычайно актуальным.
Работа по проекту выполнена в рамках научной темы биологического факультета «Фиторазнообразие России». Целью нашего научно¬исследовательского проекта является оценка распространения, особенностей биологии и экологии, а также морфологических различий в популяциях Trapa natans L., произрастающих на территории Алтайского края.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Подготовка литературного обзора по систематике, биологии, экологии и распространению T. natans в Российской Федерации и мире.
2. Поиск новых местонахождений T. natans на территории
Алтайского края и сбор материала для морфометрического анализа.
3. Подготовка карты распространения T. natans в Алтайском крае.
4. Оценка численности и биологических особенностей популяций, а также учет гидрологических особенностей водоемов, где встречается вид.
5. Морфометрический анализ плодов водяного ореха разных популяций для уточнения размаха полиморфизма.
Новизна и теоретическая значимость. Подготовлен подробный литературный обзор по биологии, экологии и распространению T. natans в Российской Федерации и мире. Установлено распространение популяций водяного ореха на территории Алтайского края, обнаружены ранее неизвестные местонахождения. Составлена карта распространения в пределах края. На основе морфометрического анализа 26 параметров плодов из 8 популяций водяного ореха предложена гипотеза о произрастании на территории Алтайского края разных видов или гибридов, относящихся к одному комплексу - Trapa natans L. s. l.
Практическая значимость. Сведения о биологии и экологии вида, а также о его распространении позволяют обосновать мероприятия по охране, занесению растения в Красные книги различного ранга и увеличению численности этого редкого вида.
Ожидаемые результаты. Результаты морфометрического анализа позволят провести разграничение между популяциями комплекса Trapa natans L. s. l., что в дальнейшем будет использовано для решения вопроса об идентификации микровидов, образующих комплекс, или признаках широкого полиморфизма внутри одного вида T. natans.
Доклады по теме исследования был представлен на трех конференциях: V региональная молодежная конференция «Мой выбор - наука!», 19-28 апреля 2018 г. (получен диплом I степени за лучший доклад);
Международная конференция «Ломоносовские чтения на Алтае: фундаментальные проблемы науки и техники», 13-16 ноября 2018 г.; VI региональная молодежная конференция «Мой выбор - наука!», 17-27 апреля 2019 г. Подготовлена публикация «Современное распространение Trapa natans L. и его особенности как инвазионного вида».
Личный вклад. Автором работы был сделан подробный литературный анализ по систематике, биологии, экологии и распространению вида. Собрано 110 гербарных образцов, 460 созревших плодов. Выполнены морфометрические измерения 200 плодов из 8 популяций по 26 параметрам. Осуществлен выезд на места произрастания водяного ореха, отмечены новые точки местонахождения.
Многие виды охраняемых растений являются сложными комплексами внутри- и надвидовых таксонов. В этом отношении T. natans представляет исключительный интерес, так как до настоящего времени остаётся проблемной таксономическая структура этого рода. До сих пор нет единого мнения о таксономическом положении T. natans и рода Trapa в целом. Причина этого - высокий уровень полиморфизма плодов. Ранее исследования T. natans носили фрагментарный, бессистемный характер без использования современных методов математической статистики и соответствующих программных продуктов. Сама по себе морфологическая изменчивость T. natans, биогеографические закономерности её
пространственного распределения до последнего времени не были объектом исследований. Очевидно, что уточнение действительной таксономической структуры рода и выявление истинного размаха полиморфизма в нём является чрезвычайно актуальным.
Работа по проекту выполнена в рамках научной темы биологического факультета «Фиторазнообразие России». Целью нашего научно¬исследовательского проекта является оценка распространения, особенностей биологии и экологии, а также морфологических различий в популяциях Trapa natans L., произрастающих на территории Алтайского края.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Подготовка литературного обзора по систематике, биологии, экологии и распространению T. natans в Российской Федерации и мире.
2. Поиск новых местонахождений T. natans на территории
Алтайского края и сбор материала для морфометрического анализа.
3. Подготовка карты распространения T. natans в Алтайском крае.
4. Оценка численности и биологических особенностей популяций, а также учет гидрологических особенностей водоемов, где встречается вид.
5. Морфометрический анализ плодов водяного ореха разных популяций для уточнения размаха полиморфизма.
Новизна и теоретическая значимость. Подготовлен подробный литературный обзор по биологии, экологии и распространению T. natans в Российской Федерации и мире. Установлено распространение популяций водяного ореха на территории Алтайского края, обнаружены ранее неизвестные местонахождения. Составлена карта распространения в пределах края. На основе морфометрического анализа 26 параметров плодов из 8 популяций водяного ореха предложена гипотеза о произрастании на территории Алтайского края разных видов или гибридов, относящихся к одному комплексу - Trapa natans L. s. l.
Практическая значимость. Сведения о биологии и экологии вида, а также о его распространении позволяют обосновать мероприятия по охране, занесению растения в Красные книги различного ранга и увеличению численности этого редкого вида.
Ожидаемые результаты. Результаты морфометрического анализа позволят провести разграничение между популяциями комплекса Trapa natans L. s. l., что в дальнейшем будет использовано для решения вопроса об идентификации микровидов, образующих комплекс, или признаках широкого полиморфизма внутри одного вида T. natans.
Доклады по теме исследования был представлен на трех конференциях: V региональная молодежная конференция «Мой выбор - наука!», 19-28 апреля 2018 г. (получен диплом I степени за лучший доклад);
Международная конференция «Ломоносовские чтения на Алтае: фундаментальные проблемы науки и техники», 13-16 ноября 2018 г.; VI региональная молодежная конференция «Мой выбор - наука!», 17-27 апреля 2019 г. Подготовлена публикация «Современное распространение Trapa natans L. и его особенности как инвазионного вида».
Личный вклад. Автором работы был сделан подробный литературный анализ по систематике, биологии, экологии и распространению вида. Собрано 110 гербарных образцов, 460 созревших плодов. Выполнены морфометрические измерения 200 плодов из 8 популяций по 26 параметрам. Осуществлен выезд на места произрастания водяного ореха, отмечены новые точки местонахождения.
1. Trapa natans L. s. l. - однолетнее водное растение, которое имеет евразиатский дизъюнктивный ареал, и является инвазионным видом в Северной Америке. Обитает в хорошо прогреваемых пресных стоячих водоемах и цветет в начале июля. Это реликт четвертичного периода, который сокращает свою численность по всей территории Евразии, в связи с чем включен в Красные книги различного ранга. Систематическое положение этого вида не выяснено, в связи с высоким полиморфизмом основных диагностических признаков плодов.
2. На территории Алтайского края известно 13 мест произрастания T. natans L. s. l., 3 из которых были обнаружены нами впервые в 2018 г. в Косихинском (оз. Овечье, оз. Красное) и Целинном (оз. Белое) районах. Распространение вида показано на подготовленной карте. Все растения на изучаемой территории встречаются в неглубоких и чистых водоемах.
3. Наиболее многочисленные популяции при высокой степени сохранности отмечены в оз. Колыванское (Змеиногорский р-н) и оз. Канонерское (Бийский р-он), малочисленные - в оз. Белое (Целинный р-н).
4. Анализ морфометрических показателей плодов из разных популяций показал их однородность. В тоже время он выявил уровень полиморфизма внутри популяций. Наиболее изменчивые плоды водяного ореха отмечены в оз. Колыванское (Змеиногорский р-н), наименьший полиморфизм характерен для плодов из оз. Овечье (Косихинский р-н).
5. Изменчивость 26 признаков плодов из 8 популяций, оцененная с помощью методов описательной статистики, показала, что 6 признаков, таких как: диаметр коронки, ширина и толщина тела плода, расстояние от основания плода до основания нижних рогов, расстояние между нижними рогами, высота плода практически одинаковы в разных популяциях. Самыми изменчивыми признаками плода водяного ореха являются характеристики верхних рогов, а именно ширина, высота и длина.
2. На территории Алтайского края известно 13 мест произрастания T. natans L. s. l., 3 из которых были обнаружены нами впервые в 2018 г. в Косихинском (оз. Овечье, оз. Красное) и Целинном (оз. Белое) районах. Распространение вида показано на подготовленной карте. Все растения на изучаемой территории встречаются в неглубоких и чистых водоемах.
3. Наиболее многочисленные популяции при высокой степени сохранности отмечены в оз. Колыванское (Змеиногорский р-н) и оз. Канонерское (Бийский р-он), малочисленные - в оз. Белое (Целинный р-н).
4. Анализ морфометрических показателей плодов из разных популяций показал их однородность. В тоже время он выявил уровень полиморфизма внутри популяций. Наиболее изменчивые плоды водяного ореха отмечены в оз. Колыванское (Змеиногорский р-н), наименьший полиморфизм характерен для плодов из оз. Овечье (Косихинский р-н).
5. Изменчивость 26 признаков плодов из 8 популяций, оцененная с помощью методов описательной статистики, показала, что 6 признаков, таких как: диаметр коронки, ширина и толщина тела плода, расстояние от основания плода до основания нижних рогов, расстояние между нижними рогами, высота плода практически одинаковы в разных популяциях. Самыми изменчивыми признаками плода водяного ореха являются характеристики верхних рогов, а именно ширина, высота и длина.
