УДК [631.527:633] (470.6)

ББК 41.3

С-59

Соколенко О.А.

кафедра экологии и защиты окружающей среды

Майкопского государственного технологического университета

 

КАЧЕСТВО СЕМЯН В ПОПУЛЯЦИЯХ АДВЕНТИВНЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ ПОЛУПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ МЕСТООБИТАНИЙ

(ЗАПАДНЫЙ КАВКАЗ)

 

 

Аннотация: в статье рассматривается масса и всхожесть семян в популяциях адвентивных видов растений Acalypha australis L. и Amaranthus retroflexus L., расположенных в пределах г. Майкоп и его окрестностей (Западный Кавказ). Результаты показали, что качество семян в популяциях, расположенных на полуприродных местообитаниях является более высоким, чем на антропогенных.

Ключевые слова: адвентивные виды, масса, всхожесть семян, растительные сообщества, Западный Кавказ.

 

Sokolenko O.A.

department ecology and environmental protection of Maikop State Technological University

ТHE SEED QUALITY IN POPULATIONS OF ADVENTIVE PLANT SPECIES, LOCATED ON SEMINATURAL END ANTHROPOGENIC HABITATS

(WEST CAUCASUS)

 

Abstract: the mass end germination seeds in populations of adventive plant species Acalypha australis L and Amaranthus retroflexus L., located within the city limits and vicinities of Maikop (Western Caucasus) were analyzed. The results show that, the seed quality in populations of these species, located on seminatural habitats is higher, than on anthropogenic ones.

Keywords: adventive plants, mass, germination seed, plant communities, Western Caucasus.

 

В последние годы в современной экологии большое внимание уделяется адвентивизации растительных сообществ. Одни адвентивные виды приходят в сообщества, но оказываются неспособными к инвазии и не приживаются в новых условиях, а другие, напротив, прочно внедряются в местные естественные и полуестественные биогеоценозы. Рассматривая успешность распространения инвазивных видов, особое внимание необходимо уделять признакам репродуктивной сферы. Количество диаспор вида, которые попадают в новый район, как правило, невелико. И поэтому закрепиться на «новой родине» могут только виды с эффективной системой размножения [1]. Семенная продуктивность является одним из важнейших показателей жизненности вида в конкретных условиях обитания [2]. Необходимо отметить, что внешне полноценные семена могут прорастать или не прорастать по разным причинам, поэтому важным показателем является также всхожесть семян.

Цель исследования – определить качество семян в популяциях адвентивных видов травянистых растений на полуприродных и антропогенных местообитаниях.

Материал и методика. В качестве объектов исследования были выбраны два адвентивных вида, произрастающих в черте города Майкопа: Acalypha australis L. – Акалифа южная (сем. Euphorbiaceae – Молочайные) и Amaranthus retroflexus L. – Щирица запрокинутая (сем. Amaranthaceae – Амарантовые). Acalypha australis – однолетнее травянистое растение. Родина - Южная Америка. Вид издавна занесен в Японию, Китай, на Дальний Восток, в Европейскую часть России [3]. Встречается на Кавказе как сорный вид [4, 5].  В окрестностях города Майкоп в основном встречается у обочин дорог и в придорожном травяном сообществе в пределах дубово-грабового леса. По нашим наблюдениям, а также по данным Акатова [6] в черте города Майкоп Acalypha australis является обычным видом, обильно произрастает на газонах, приусадебных участках, в кюветах, вдоль домов, заборов и т.д. Amaranthus retroflexus – однолетнее травянистое растение. Родина – Северная Америка (Пенсильвания), впервые в Европе появился в Италии, на Кавказе – в 70-х годах 19 века [7]. К концу 19 века отмечался уже по всему Кавказу. Основное местообитание вида – сорно-рудеральные сообщества. На огородах, хозяйственных дворах, по пустырям и залежам вид встречается наиболее часто и обильно.

Для достижения поставленной цели в черте города Майкоп и за его пределами были выделены фитоценозы с интересующими нас инвазивными видами растений, собраны семена, определено их качество. Семена Acalypha australis были собраны с растений, произрастающих около заборов вдоль проезжих городских улиц, а также с растений, произрастающих в экологически чистом районе (станица Абадзехская) около заборов вдоль проселочных дорог без автотранспорта. Семена Amaranthus retroflexus собраны с растений, произрастающих на газонах вдоль проезжих городских улиц, а также с растений, произрастающих на сорных газонах станицы Абадзехская.

Массу семян определяли, опираясь на методики М.К. Фирсовой [8] и С.С. Лищук [9]. Изучение биологических особенностей семян проводили по методам М.К. Фирсовой [10]. При определении всхожести семян Acalypha australis и Amaranthus retroflexus, собранных в экологически чистом районе, отсчитывали подряд без выбора 4 пробы по сто семян в каждой. При определении всхожести семян, собранных в городе, закладывали по одной пробе (100 семян) с каждой из 10 популяций. Семена проращивали в чашках Петри на увлажненной фильтровальной бумаге при естественном освещении и комнатной температуре (18–20⁰С). Всхожесть семян характеризовали числом всех нормально проросших семян и выражали в процентах.

Результаты исследований и их обсуждение. Важнейшими характеристиками качества семян является их масса и всхожесть. В таблице 1 представлены значения массы и всхожести семян Acalypha australis и Amaranthus retroflexus, собранных с популяций, произрастающих на территории города и в экологически чистом районе.

Таблица 1 – Масса и всхожесть семян Acalypha australis и Amaranthus retroflexus в популяциях, произрастающих на территории города и в экологически чистом районе

№п/п	Масса 1000 семян Acalypha australis, г.	Масса 1000 семян Amaranthus retroflexus, г.	Всхожесть семян Acalypha australis, в %.	Всхожесть семян Amaranthus retroflexus, в %.
на территории города
1	0,701	0,363	9,00	28,18
2	0,617	0,365	8,50	27,91
3	0,704	0,35	10,12	29,00
4	0,610	0,37	10,10	28,90
5	0,659	0,374	11,50	31,10
6	0,655	0,348	8,70	30,50
7	0,665	0,365	9,21	29,12
8	0,701	0,349	8,56	28,76
9	0,668	0,371	8,70	28,21
10	0,702	0,376	9,50	30,42
в экологически чистом районе
11	0,721	0,382	14,13	30,67
12	0,702	0,378	12,16	29,40
13	0,718	0,375	15,18	31,56
14	-	-	10,00	34,10

 

В таблице 2 представлены статистические характеристики массы 1000 семян Acalypha australis и Amaranthus retroflexus, собранных с популяций, произрастающих на территории города и в экологически чистом районе.

 

Таблица 2 – Статистические характеристики массы семян Acalypha australis и Amaranthus retroflexus в популяциях, произрастающих на территории города и в экологически чистом районе

Статистические характеристики	n			M	Min	Max	Cs,%
Acalypha australis (на территории города)	10	0,6682	0,0109	0,6665	0,610	0,704	1,63
Acalypha australis (в экологически чистом районе)	3	0,7137	0,0059	0,7180	0,702	0,721	0,83
Amaranthus retroflexus  (на территории города)	10	0,3631	0,0033	0,3650	0,348	0,376	0,91
Amaranthus retroflexus  (в экологически чистом районе)	3	0,3783	0,0020	0,3780	0,375	0,382	0,53

примечание: n -  число навесок;  - среднее арифметическое значение;  - ошибка средней арифметической; M - медиана; Min - минимальное значение; Max - максимальное значение;  Cs% - показатель точности.

 

Из таблицы 1 видно, что масса 1000 семян Acalypha australis варьирует от 0,610 до 0,721 г. Максимальное значение массы имеют семена растений, собранных в экологически чистом районе. Среднее значение массы 1000 семян, собранных с растений Acalypha australis, произрастающих на территории города составляет 0,6682±0,0109 г (таблица 2), а в экологически чистом районе несколько выше - 0,7137±0,0059 г. Эти значения различаются на уровне достоверности Р <0,05. Поскольку на формирование массы семян влияет вся совокупность факторов окружающей среды, то и загрязнение окружающей среды в городских условиях естественно оказывает негативное влияние на массу семян Acalypha australis.  Необходимо отметить, что из литературных источников [11] известно, что средняя масса 1000 семян Acalypha australis равна 2 г, это гораздо выше значений, полученных в результате наших исследований. Возможно, это говорит о том, что данные условия местообитания не очень благоприятны для Acalypha australis, к тому же в литературе отмечено, что этот вид предпочитает увлажненные почвы и в период недостатка влаги в почве семена на растениях развиваются щуплыми и легковесными.

Используя таблицы 1 и 2 рассмотрим показатели массы семян Amaranthus retroflexus. Масса 1000 семян Amaranthus retroflexus варьирует от 0,348 до 0,382 г.  Максимальное значение массы имеют семена растений, собранных в экологически чистом районе. Среднее значение массы 1000 семян, собранных с растений Amaranthus retroflexus, произрастающих на территории города равно 0,3631±0,0033 г (таблица 2), а в экологически чистом районе - 0,3783±0,0020 г. Эти значения различаются на уровне достоверности Р <0,05. Это говорит о том, что загрязнение окружающей среды в городских условиях оказывает негативное влияние на массу семян Amaranthus retroflexus. В литературных источниках значения массы семян Amaranthus retroflexus колеблются - от 0,4 г. до 0,51 г. [11,13].

Одним из основных условий успешного внедрения вида в новый для него биоценоз является способность прорастания семян в данных условиях [12].

При проращивании семян нами были получены следующие результаты. Из таблицы 1 видно, что всхожесть семян Acalypha australis варьирует от 8,5 до 15,18 %. Максимальное значение всхожести семян наблюдается у растений, собранных в экологически чистом районе. Средние значения всхожести семян, собранных с популяций, произрастающих на территории города и в экологически чистом районе различаются при уровне достоверности Р <0,01. У Acalypha australis среднее значение всхожести семян, собранных с популяций, произрастающих на территории города составляет 9,389±0,300% (таблица 3), а в экологически чистом районе - 12,868±1,143%. Таким образом, всхожесть семян, собранных в экологически чистом районе выше, чем всхожесть семян, собранных с популяций, произрастающих на территории города. Это означает, что экологическая обстановка в городе оказывает свое негативное влияние даже на сорные виды растений, однако это не мешает им успешно внедрятся в данные условия местообитания.

 

Таблица 3 – Статистические показатели всхожести семян Acalypha australis и Amaranthus retroflexus в популяциях, произрастающих на территории города и в экологически чистом районе

Статистические характеристики	n			M	Min	Max	Cs,%
Acalypha australis (на территории города)	10	9,389	0,300	9,105	8,50	11,50	4,14
Acalypha australis (в чистом районе)	4	12,868	1,143	13,145	10,00	15,80	8,88
Amaranthus retroflexus  (на территории города)	10	28,968	0,446	29,000	27,00	31,00	1,54
Amaranthus retroflexus   (в чистом районе)	4	31,433	0,993	31,115	29,40	34,10	3,16

примечание: n - число проб для проращивания (по 100 семян в каждой); - среднее арифметическое значение; - ошибка средней арифметической; M - медиана; Min - минимальное значение; Max - максимальное значение; Cs% - показатель точности.

 

Всхожесть семян Amaranthus retroflexus варьирует от 27,91 до 34,10 % (таблица 1). Максимальное значение всхожести семян наблюдается у растений, собранных в экологически чистом районе. У Amaranthus retroflexus средние значения всхожести семян, собранных с популяций, произрастающих на территории города и в экологически чистом районе различаются при уровне достоверности Р<0,01. У Amaranthus retroflexus среднее значение всхожести семян, собранных с популяций, произрастающих на территории города составляет 28,968±0,446%, а в экологически чистом районе - 31,433±0,993%. Таким образом, всхожесть семян, собранных в экологически чистом районе выше, чем всхожесть семян, собранных с популяций, произрастающих на территории города.

Прокачина Е.Р. [13] изучала температурные условия прорастания семян Amaranthus retroflexus. Она отмечает, что семена прорастали в разных температурных режимах. Наиболее оптимальным является температурный режим в интервале 35-40⁰С. Критическим является температурный интервал 45-50⁰С. В условиях стандартного температурного режима (18-20⁰С) семена дружно прорастали.

Бариева Э.Р. [14] отмечает, что Amaranthus retroflexus является факультативно короткодневным видом, то есть длина светового дня, необходимая для прорастания семян, а они прорастают при разной длине дня, зависит от места обитания родительских растений. Это является одной из причин хорошей приживаемости этого сорняка на различных широтах. Бариевой Э.Р. отмечена также способность семян Amaranthus retroflexus сохранять всхожесть при воздействии на них отрицательных температур путем дробного промораживания, что указывает на достаточную их жизнеспособность, в результате чего Amaranthus retroflexus обладает высокой способностью засорять культуры и является злостным сорняком для многих регионов.

Таким образом, наши исследования показали, что экологическая обстановка в городе оказывает свое негативное влияние даже на сорные виды растений, однако это не мешает им успешно внедрятся в данные условия местообитания. Качество семян изучаемых нами видов растений позволяет этим видам успешно приживаться и распространяться в городских полуестественных фитоценозах Западного Кавказа.

Примечания:

1. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Адвентивизация растительности в призме идей современной экологии // Журнал общей биологии. 2002. Т.63, № 6. С. 500-508.

2. Вайнагий, И.В. Методика статистической обработки материала по семенной продуктивности растений на примере Potentilla aurea L. // Растительные ресурсы. 1973. Т. 9, вып. 2. С. 287-296.

3. Иллюстративный определитель растений Средней России Т. 2 / И.А. Губанов, К.В. Кисилева, В.С. Новиков, В.Н. Тихомиров. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2003. 520 с.

4. Гроссгейм А.А. Определитель растений Кавказа. М.: Сов. наука, 1949. 747 с.

5. Зернов А.С. Флора Северо-Западного Кавказа. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2006. 664 с.

6. О распределении некоторых инвазивных видов травянистых растений на Западном Кавказе / Т.В. Акатова, В.В. Акатов, Т.Г. Ескина, Ю.С. Загурная // Экологический вестник Северного Кавказа. 2009. Т. 5, № 2. С. 41-50.

7. Сорные растения СССР. Т. 3. Л.: АН СССР, 1934. С. 319-321.

8. Фирсова М.К. Методы определения качества семян. М., 1959. 352 с.

9. Лищук С.С. Методика определения массы семян // Ботанический журнал. 1991. Т. 76, № 11. С. 1623-1624.

10. Фирсова М.К., Попова Е.П. Оценка качества зерна и семян. М.: Колос, 1981. 223 с.

11. Агроэкологический атлас России и сопредельных стран. URL: http://www.agroatlas.ru/ru/ (дата обращения 16.05.2016).

12. Некрасов В.И. Актуальные вопросы развития теории акклиматизации растений. М.: Наука, 1980. 104 с.

13. Прокачина Е.Р., Пркофьев А.Б. Особенности прорастания семян Amaranthus retroflexus L. в условиях экстремальных температур // Материалы Второй республиканской научной конференции молодых ученых и специалистов. Казань, 1996. С. 67.

 Соколенко Ольга Алексеевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии и защиты окружающей среды. ФГБОУ ВО «Майкопский государственный технологический университет», ул. Первомайская, 191, г. Майкоп, 385000 Россия, тел.: 89284632562. e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. ">olgas1705@mail.ru;

Sokolenko Olga - Candidate of biological sciences, assistant professor. Assistant professor department ecology and environmental protection. FGBOU VO «Maikop State Technological University», ul. Pervomaiskaya 191, Maikop, 385000 Russia