Эколого-биологические особенности Vitexagnus-castusl. (verbenaceae) в условиях Северо-Западного Кавказа (стр. 1 )

На правах рукописи

СЕРЕДА Людмила Николаевна

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

VITEXAGNUS-CASTUSL. (VERBENACEAE)

В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА

Специальность 03.02.08 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата биологических наук

Краснодар-2012

Работа выполнена на кафедре ботаники и кормопроизводства ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет».

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор кафедры генетики,

микробиологии и биотехнологии

Кубанского государственного

университета

доктор биологических наук, профессор,

директор Субтропическогоботанического

сада Кубани

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Южный Федеральный университет» г. Ростов-на-Дону

Защита состоится 30 ноября 2012 года в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.101.14 по биологическим наукам при Кубанском государственном университете 49, КубГУ, биологический факультет.

Тел.: 5-76, e-mail: tvv61@inbox.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного университета (350040 49, http:// www.kubsu.ru).

Автореферат разослан _____________ 2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.101.14

доктор биологических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Экосистемы Северо-Западного Кавказа отличаются разнообразием и обилием ценных лекарственных растений. Многие из этих растений слабо изучены в экологическом, биологическом и химическом отношениях.

Одной из важнейших задач современности является сохранение биоразнообразия на планете и ее природных экосистем. Северо-Западный Кавказ с его сложным рельефом и разнообразным растительным покровом является одним из регионов России, представляющим большой интерес в отношении биологического разнообразия. Северо-Западный Кавказ имеет сложное геологическое и флорогенетическое строение. Черты этих сложных исторических процессов сохранились в растительном покрове. Разнообразие растительных сообществ сказывается на богатстве флоры региона.

Усиление антропогенного пресса в последние годы, выражающееся в неконтролируемой вырубке лесов, бессистемной пастьбе скота, чрезмерной рекреационной нагрузке, связано с нарушением местообитаний и сокращением ареалов многих ценных видов растений. Использование в значительных масштабах многих видов растений в качестве лекарственных, декоративных и в прочих утилитарных целях приводит к существенным изменениям в структуре их популяций и, как правило, ставит под угрозу существование самого вида в регионе. Это в определенной мере относится к представителю рода VitexL. – витексу священному (Vitexagnus-castusL., Verbenaceae), произрастающему на Северо-Западном Кавказе.

В официальной медицине используются побеги, плоды и цветки Vitexagnus-castus. В народной медицине он используется при заболеваниях печени, селезенки, импотенции, гинекологических заболеваниях.

Природные популяции такого ценного лекарственного вида как Vitexagnus-castus находятся на Черноморском побережье Краснодарского края. Виды рода Vitexинтродуцированы и произрастают в ботанических садах Кубанского государственного аграрного университета (КубГАУ), Кубанского государственного университета (КубГУ), Субтропическом ботаническом саду Кубани, Сочинском дендрарии.

Исследуемый вид недостаточно изучен в экологическом и биологических аспектах. Поэтому изучение эколого-ценотической роли Vitexagnus-castus, особенностей его роста и развития, репродуктивной способности, выявление адаптационных возможностей в условиях воздействия неблагоприятных экологических факторов, является важнейшим составляющим комплексных исследований.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является выявление эколого-биологических, фитоценотических, фитохимических особенностей и репродуктивной способности Vitexagnus-castusв условиях Северо-Западного Кавказа.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить таксономическоеположениерода VitexL.

2. Определить экологический и генетико-популяционный статусобнаруженных группировок Vitexagnus-castusв изучаемыхрастительных сообществах.

3. Выявить эколого-ценотическую роль Vitexagnus-castus в сложении естественных растительных сообществ.

4. Изучить адаптационные характеристики растений: зимостойкость и засухоустойчивость.

5. Выявить влияние климатических факторов гг. на особенности роста и сезонного развития Vitexagnus-castus в урбоэкосистеме г. Краснодара.

6. Оценить репродуктивные способностиVitexagnus-castus.

7. Выявить качественный и количественный состав микро - и мезофауны ризосферы Vitexagnus-castus в зависимости от почвенных условий.

8. Провести фитохимическийанализ изучаемых растенийVitexagnus-castus, из разных растительных ассоциаций и сравнить их по количеству продуцируемых эфирных масел.

9. Обобщить сведения о практическом применении Vitexagnus-castus, предложить меры по его охране и рациональному использованию на территории Северо-Западного Кавказа.

Научная новизна работы. Проведен критический анализ таксономического положения Vitexagnus-castus и его встречаемости на Северо-Западном Кавказе. Для данной территории составлены карты ареалов Vitexagnus-castus. Выявлены новые места произрастания вида. Впервые проведено комплексное изучение эколого-биологических и эколого-фитоценотических особенностей Vitexagnus-castus и определено его участие в сложении растительных сообществ. Установлены продолжительность и характерные особенности основных фенофаз и их зависимость от экологических условий. Дана характеристика адаптационных возможностей Vitexagnus-castus, определяющих результативность культивирования его в условиях урбоэкосистем. Выявлена динамика накопления в плодах растений Vitexagnus-castus эфирных масел, изучено влияние эколого-ценотических факторов на фитохимический состав. Разработаны и предложены меры охраны, рационального использования изученных растений на территории Северо-Западного Кавказа.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований являются вкладом в изучение биологии, географии и экологии растений Северо-Западного Кавказа. Полученные данные могут быть использованы при решении некоторых задач в использовании природных лекарственных препаратов, декоративном растениеводстве, при составлении региональных «Флор» и «Определителей», разработке природоохранных мероприятий.

Выявлены экологические и биоморфологические особенности витекса священного. Данные о протекании фенологических фаз в зависимости от экологических условий могут быть использованы в интродукционной работе, в практике декоративного садоводства.

Материалы диссертационной работы используются в преподавании курсов ботанического и экологического циклов в Кубанском государственом аграрном университете, Кубанском государственном университете: «Ботаника с основами фитоценологии», «Экология растений», «Ресурсоведение», а также при прохождении студентами учебно-производственных и полевых практик.

Положения диссертации выносимые на защиту.

1.Изученные элементы пространственной организации естественных популяций Vitexagnus-castus представляют собой ценопопуляции – небольшие по численности скопления особей данного вида, ассоциированные с определенными фитоценозами. Ценопопуляционная пространственная структура популяций витекса священного представляет собой одну из основных его экологических особенностей.

2. Несмотря на ограниченную численность особейв выявленныхценопопуляциях, они генетически гетерогенны.

3. Эколого-ценотическая роль Vitexagnus-castus в сложении естественных растительных сообществ региона разнообразна: он может являться содоминантом, эдификатором или ассектатором. Vitexagnus-castusявляется ценозообразователем лесных сообществ в экосистемах нижнегорной, литоральной поясности.

4.Различияв накоплении тяжелых металлов (цинка, кадмия, меди и свинца) в стеблях растений витекса из различных ценопопуляций практически не зависят от их генетических особенностей и определяются величинойантропогенного воздействияв соответствующих местообитаниях.

5. Адаптационный потенциал вида Vitexagnus-castus, оценённый по комплексу показателей, характеризуется как средний. Из причин, лимитирующих восстановление численностиценопопуляций, главной является низкая всхожесть семян. С этой точки зрения необходимым является повышение эффективности вегетативного размножения витекса черенками.

6. На количественное содержание эфирных масел в плодах растений Vitexagnus-castus, произрастающих в искусственных и естественных экосистемах, оказывают влияние эколого-ценотические факторы.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на I, II, III, IV, V Всероссийской научно-практической конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2007, 2008, 2009, 2010 и 2011); на международной конференции «Научное наследие – фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства» (Москва, 2007); на международной научной конференции, посвященной 90-летию Воронежского государственного университета и 50-летию Воронежского отделения Русского Ботанического общества, «Современное состояние, проблемы и перспективы региональных ботанических исследований» (Воронеж, 2008); на международной научной конференции, посвященной 135-летию со дня рождения «Биоразнообразие: проблемы и перспективы сохранения» (Пенза, 2008); на региональной научной конференции, посвященной 130 летию Краснодарского государственного историко-археологического музея-заповедника им. «Биологическое разнообразие и биоресурсы Северо-Западного Кавказа» (Краснодар 2009); на XXXVI научной конференции студентов и молодых ученых вузов Южного Федерального округа (Краснодар, 2009); на XXII, XXV Межреспубликанских научно-практических конференциях с международным участием «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, 2009, 2012).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 14 научных работ, в том числе 2 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и приложений, включает 193 страницы основного текста. Иллюстративный материал представлен 37 таблицами и 40 рисунками. Список использованной литературы содержит 219 источников, из которых 19 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Аналитический обзор

В главе приводится анализ имеющихся литературных источников по различным аспектам исследования Vitexagnus-castusL.на Северо-Западном Кавказе и некоторых сопредельных территориях. Рассмотрены вопросы истории изучения представителей рода VitexL.в отношении их распространения, систематики, биологии, экологии, химического состава, размножения, применения.

Несмотря на значительное количество публикаций, экологические и эколого-ценотические особенности Vitexagnus-castusна Северо-Западном Кавказе являются недостаточно изученными. Сведения о структуре рода, ареалах, экологических, биохимических особенностях витекса священного носят фрагментарный характер и не дают полного представления о систематике, экологии и биологии вида на сегодняшний день.

Глава 2. Природно-климатические условия Северо-Западного Кавказа

На основании анализа литературных источников дана краткая характеристика природно-климатических условий Северо-Западного Кавказа, включающая сведения о географическом положении, особенностях геологии и рельефа, климата, почвенного и растительного покровов.

Глава 3. Материал и методы исследования

По результатам наших маршрутных исследований ( г.), а также литературным данным на Черноморском побережье Краснодарского края основными местонахождениямиVitexagnus-castus на отрезке Анапа – Сочи являются: устье реки Сукко (7 экз. на площади 1250 м2), мыс Малый Утриш (15экз.,625 м2), окресностих. Бетта (24 экз.,2500 м2), скала Киселева в Туапсинском районе (4экз., 625 м2), окрестности пос. Чемитоквадже (16экз., 1250 м2), окрестностипос. Головинка (9экз., 625 м2). Небольшие группы растений в виде коллекции имеются в ботсадуКубГАУ (7экз.,625 м2), ботсадуКубГУ (2 экз., 625 м2), Субтропическом ботаническом саду Кубани (8 экз.,1250 м2), зональной опытной станцииВНИИЛР (ст. Васюринская) (2 экз., 625 м2), Сочинский дендрарий (4 экз.,625 м2).

Стационарные исследования проводились в период 2007 – 2009 гг. Проведено сравнительное изучение 4-х небольших по численности ценопопуляцийрастений Vitexagnus-castus (3–10экз. на площади 2500 м2) в окрестностях х. Бетта. Для сравнения с этими ценопопуляциямипаралельно описаны 7 растений витекса из коллекции ботсадаКубГАУ (г. Краснодар).

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9