Закономерности изменения популяционных стратегий растений семейства Orchidaceae Juss. в различных экологических условияхНИР

Plant strategy variability of orchids (Orchidaceae Juss.) under different ecological conditions

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2020 г.-26 декабря 2020 г. Закономерности изменения популяционных стратегий растений семейства Orchidaceae Juss. в различных экологических условиях
Результаты этапа: В 2020 году у 15 видов орхидей на территории Европейской части России, на Кавказе и в Крыму для определения их стратегий был проведен сбор образцов (листьев). Также определена демографическая структура их популяций и уровень семенной продуктивности особей. Анализ полученных данных показал, что практически все изученные виды орхидей не имеют четко выраженную единственную стратегию, а характеризуются смешанными и относятся к двум типам (CR, R/CR). Большинство особей орхидей имеет черты рудеральной и конкурентно-рудеральной стратегий (например, C. rubra, Epipactis helleborine). Исключение составила орхидея - Hammarbya paludosa, которая была отнесена к группе видов с рудеральной стратегией. Характерной особенностью для изученных видов можно назвать практически полное отсутствие стресс-толерантной (S) стратегии. Лишь в исключительных случаях у некоторых видов в популяции процент стресс-толерантности варьировал от 1-3% у Epipactis helleborine (Калужская область) до 16% у Cephalanthera longifolia (Республика Крым). Предварительные сведения показывают, что процентный вклад трех стратегий может варьировать, как внутри популяции, так и при изменении местообитания или точки ареала вида. Эффективность плодообразования у изученных видов варьировало по годам от 55 % до 97%. Снижение семенной продуктивности происходит в ходе опыления и связано с низкой численностью опылителей или недостаточным количеством пыльцы, поступившей на рыльце. Влияние фитофагов на семенную продуктивность незначительно. Семена изученных видов орхидей относятся к 2 типам: Orchis и Limodorum. Наиболее крупные отмечены в плодах Cephalanthera longifolia, C. rubra, Cypripedium calceolus и Epipactis helleborine, а самые мелкие – у Hammarbya paludosa. Было отмечено, что размеры семян зависят и от способа опыления цветка. Наиболее изменчивыми в данном случае являются размеры зародышей. При перекрестном опылении в семенах формируются зародыши больших размеров по сравнению с семенами, полученными в результате самоопыления. Для большинства изученных видов орхидных характерны полночленные ценопопуляции с правосторонным или бимодальным типом спектра с тенденцией увеличения численности особей. Ценопопуляции устойчивы к периодическим и кратковременным антропогенным и зоогенным воздействиям. В ходе полевых исследований обнаружены новые местонахождения видов, занесенных в Красную книгу РФ – Cephalanthera longifolia, C. rubra, Epipogium aphyllum (Карачаево-Черкесская Республика, Республика Крым) (Seregin et al., 2020). Материалы исследований стали основой для проведения долгосрочных мониторинговых исследований ценопопуляций изучаемых видов. По результатам работы и опубликовано 1 статья.
2 1 января 2021 г.-28 декабря 2021 г. Закономерности изменения популяционных стратегий растений семейства Orchidaceae Juss. в различных экологических условиях
Результаты этапа: В 2021 году на территории Европейской части России, на Кавказе и в Крыму продолжен сбор материала по 25 видам орхидей. Дополнена база данных по онтогенезу, динамике численности, демографической структуре ценопопуляций по 8 видам орхидных. База пополнена данными по функциональным признакам 8 видам орхидей. Вклад стресс-толерантной стратегии варьировал от 2 до 23 % и был отмечен только у 2 корневищных видов (Cephalanthera damasonium, Epipactis atrorubens). Для трех видов из рода Dactylorhiza (D. euxina, D. fuchsii, D. viridis) получены данные по изменению стратегий в процессе онтогенеза. Значения показывают существенный вклад рудеральной стратегии на ювенильной стадии у всех изученных видов. По мере роста и развития особей увеличивается процент вклада конкурентной стратегии, который достигает своего максимума на генеративной стадии. На ранних этапах развития у особей отмечен ускоренный рост, характерный для видов с рудеральной стратегией. В генеративном состоянии особи могут сохраняться в сообществе длительное время, избегая неблагоприятные периоды переходом во вторичный покой. Таким образом, чем больше пластичность стратегии у орхидей, тем выше шансы выживания особей в популяции. Ацетокарминовый метод и метод проращивания пыльцы in vitro в водном растворе сахарозы показал, что у изученных видов довольно высокий процент фертильных пыльцевых зерен – 71–99%. Средние значения фертильности и их диапазон может варьировать в одной и той же ценопопуляции и у одних и тех же особей по годам. В зависимости от вида пыльца сохраняет свою жизнеспособность в течение 10-30 дней. Используя орхидеи с эктомикоризными грибами и виды орхидей, ассоциированные с ризоктонией, мы проверили гипотезу о том, что наземные зеленые орхидеи снижают свои значения δ13C в ответ на затенения меньше, чем соседние сосудистые растения, не относящиеся к орхидным (доказательство ЧМГ). У орхидей с эктомикоризными грибами и орхидей, ассоциированных с ризоктонией, не было существенной разницы в реакции δ13C на тень, что подтверждает микогетеротрофные механизмы переноса углерода к растениям у орхидей, ассоциированных с «ризоктониевыми» грибами. Доля углерода, полученного грибами, для отдельных видов орхидей варьировала от 3 до 50%. Орхидеи снижали плотность устьиц в ответ на затенение меньше или так же, как автотрофные растения, что позволяет предположить, что микогетеротрофные растения могут быть несколько менее лимитированы доступностью воды, чем автотрофные виды, что, возможно, связано с поступлением воды от грибов. Наши данные подтверждают широкую распространенность ЧМГ среди орхидей и существование ЧМГ у орхидей, ассоциированных с «ризоктониевыми» грибами. Полученные результаты расширяют представления об важном экологическое значении микоризных ассоциаций в подземных пищевых сетях. По результатам работы опубликована 1 статья.
3 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Закономерности изменения популяционных стратегий растений семейства Orchidaceae Juss. в различных экологических условиях
Результаты этапа: На территории России были впервые проведены исследования функциональных признаков 23 видов орхидных. Как показывают полученные данные, орхидеи обладают смешанным типом стратегии, включающим существенные рудеральные и в меньшей степени конкурентные черты. Исключение составили виды лесных и луговых сообществ: Cypripedium calceolus, Listera ovata, Orchis militaris, O. purpurea, Platanthera bifolia, P. chlorantha, Traunsteinera sphaerica, у которых вклад C-стратегии был выше показателя по R-стратегии. Среди изученных орхидей выделяется и другой вид - Hammarbya paludosa, который был отнесен к группе видов с рудеральной стратегией. Характерной чертой для орхидей является отсутствие стресс-толерантной стратегии. Лишь в исключительных случаях у некоторых видов в популяции процент стресс-толерантности варьировал от 1-3% у Epipactis atrorubens (Калужская область) до 23% у Cephalanthera damasonium (Республика Крым). Такая низкая склонность к S-стратегии может быть объяснена смешанным типом питания и способностью избегать влияния неблагоприятных факторов переходя во вторичный покой. Процентный вклад стратегий у орхидей может изменяться в процессе онтогенеза. На ранних этапах развития у особей изученных видов рода Dactylorhiza (D. euxina, D. fuchsii, D. viridis) отмечен высокий вклад R-стратегии, который обеспечивает ювенильным растениям быстрых рост и накопление фитомассы. По мере взросления и перехода в последующие онтогенетические состояния вклад R-стратегии снижался, тогда как черты C-стратегии стали проявляться сильнее, достигнув своего максимума в генеративной стадии. Большинство изученных признаков листа у орхидей оказались вариативными и изменялись значимо в зависимости от местообитания или возрастного состояния особей в популяциях орхидей. Наиболее консервативным оказался показатель содержания сухого вещества в листе (LDMC), который имел незначительные различия как в популяциях Cephalanthera longifolia из разных местообитаний, так и в группах особей видов рода Dactylorhiza, находящихся в разных онтогенетических состояниях. Возраст генеративных органов орхидей (поллиниев и рылец) влияет на эффективность плодообразования и качество формирующихся семян. У видов Gymnadenia conopsea и Traunsteinera sphaerica, эффективное опыление и высокую семенную продуктивность обеспечивают обилие цветков в соцветиях и их последовательное цветение в течение длительного периода, отсутствие узкой специализации опыления, высокая фертильность и жизнеспособность пыльцы. Для большинства изученных видов орхидных характерны полночленные ценопопуляции с правосторонным или бимодальным типом спектра с тенденцией увеличения численности особей. Ценопопуляции устойчивы к периодическим и кратковременным антропогенным и зоогенным воздействиям.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".