Изучалась внутрипопуляционная изменчивость количественных признаков хвои сосны обыкновенной (число смоляных ходов, длина, ширина и площадь поперечного сечения хвоинок) произрастающей на территории Бирского заказника. В результате проведенных исследований выяснилось, что изменчивость данных признаков находится на низком и среднем уровнях изменчивости, что подтверждает благоприятную экологическую обстановку в районе исследования.
Ключевые слова: внутрипопуляционная изменчивость, сосна обыкновенная, Бирский заказник, смоляные ходы, поперечное сечение хвоинки.
На сегодняшний день человечество столкнулось с множеством проблем, касающихся экологического состояния нашей планеты. Вопросы по сохранению экологически чистой обстановки не относятся к конкретным людям, являющихся потребителями природных ресурсов, данные вопросы следует решать совместно всем людям, объединяясь против возможной будущей экологической катастрофы, к которой ведут нерешенные вопросы в области экологии.
Среди экологических проблем имеются такие, в решении которых может и должен принимать активное участие каждый житель нашей планеты, в целях предотвращения их усугубления. Это проблемы снижения биологического разнообразия растительного и животного мира, загрязнение компонентов окружающей среды — атмосферы, гидросферы и литосферы.
В решении некоторых экологических проблем человечество продвинулось вперед. Например, с целью сохранения биологического разнообразия создаются особо охраняемые природные территории, формируются и обновляются списки краснокнижных видов, также происходят изменения в области экологического законодательства. Уменьшение разнообразия биоты является следствием истребления видов, осуществляемое человеком осознанно или неосознанно. Также одной из причин снижения видового богатства планеты является ее загрязнение и захламление отходами, продуктами переработки и прочими загрязняющими веществами, затрудняющими процессы жизнедеятельности живых организмов. Некоторые виды являются очень чувствительными к особым видам загрязнения, такие виды называются биоиндикаторами, по их состоянию можно судить о степени загрязненности их ареала [5]. Загрязняющие вещества влияют на генофонд популяции, что может привести к повышению уровня изменчивости признака. Многие ученые, проводившие исследования по выявлению уровня изменчивости количественных признаков хвои сосны обыкновенной, выявили тот факт, что одной из причин увеличения размаха вариации является влияние загрязнения [2].
Целью нашей работы явилось изучение внутривидовой изменчивости хвои сосны обыкновенной, произрастающей в экологически благоприятных условиях.
Районом исследования был выбран Бирский заказник, расположенный на территории Бирского района Республики Башкортостан (рис. 1).
Рис. 1. Карта-схема расположения заказника «Бирский» (Дирекция ООПТ РБ, 2014)
Государственный природный зоологический заказник республиканского значения «Бирский» организован 25 июля 1967 г. Более половины заказника занимают широколиственные леса, состоящие из липы, дуба, клена и осины, среди хвойных широко распространена сосна обыкновенная и ель. Пойма реки Белой занята кустарниками из ежевики, ив, шиповника, калины, все это создает благоприятные экологические условия для обитания различных видов животных.
В качестве вида-биоиндикатора использовалась сосна обыкновенная, так как она является одной из лесообразующих пород, распространенной на территории Бирского заказника. [1].
В мезофилле хвои сосны обыкновенной проходят смоляные ходы, число и размеры которых зависят от многих факторов, в том числе и от экологических условий произрастания. На исследуемой территории было выбрано 5 деревьев сосны обыкновенной, с каждого дерева отобрали по 30 пар хвоинок [2]. Для дальнейшего исследования в лабораторных условиях из каждой пары хвоинок отбирали одну, производили поперечный срез в средней части хвоинки, и проводили измерения с использованием микроскопа МБИ -3. На каждом препарате изучалось число смоляных ходов (N, шт), а также длина (l, мм), ширина (h, мм) и площадь поперечного среза (s, мм2).
Все данные, полученные в ходе исследования, были обработаны с помощью методов математической статистики в компьютерной программе Microsoft Office Excel 2007 г. Используя необходимые формулы, вычислили среднее значение (M±m), а также коэффициент изменчивости (CV, %) [4]. Изменчивость каждого признака оценивали по значению коэффициента вариации (CV, %) с помощью шкалы Мамаева [3]:
очень низкий — (СV < 7 %);
низкий — (CV 8–12 %);
средний — (CV 13–20 %);
повышенный — (CV 21–30 %);
высокий — (CV 31–40 %);
очень высокий — (CV >40 %).
Результаты проведенного исследования были обработаны формулами математической статистики и занесены в таблицу 1.
Таблица 1
Внутрипопуляционная изменчивость количественных признаков хвои сосны обыкновенной (PinussylvestrisL.)
|
Признак |
Показатель |
Номер дерева |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
N, шт |
M±m, шт |
6,951±0,22 |
7,22±0,29 |
6,31±0,26 |
6,551±0,19 |
6,889±0,20 |
|
CV, % |
14,369 |
17,833 |
18,826 |
13,372 |
13,153 |
|
|
l, мм |
M±m, мм |
1,535±0,025 |
1,605±0,023 |
1,545±0,016 |
1,585±0,013 |
1,578±0,017 |
|
CV, % |
7,503 |
6,439 |
4,913 |
3,704 |
4,993 |
|
|
h, мм |
M±m, мм |
0,69±0,016 |
0,735±0,016 |
0,765±0,017 |
0,770±0,010 |
0,742±0,011 |
|
CV, % |
10,923 |
10,036 |
9,741 |
6,106 |
6,851 |
|
|
S, мм2 |
M±m, мм2 |
1,061±0,03 |
1,178±0,02 |
1,183±0,03 |
1,221±0,02 |
1,172±0,02 |
|
CV, % |
13,371 |
10,784 |
12,239 |
7,760 |
8,558 |
|
Анализируя полученные данные, мы определили степень индивидуальной изменчивости количественных признаков хвои сосны обыкновенной. По всем изучаемым признакам больший уровень индивидуальной изменчивости наблюдается у деревьев под № 2 и № 3, а наименьший уровень изменчивости характерен для дерева под № 4.
Данные по уровню изменчивости исследуемых признаков хвои сосны обыкновенной представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Уровни изменчивости исследуемых признаков хвои сосны обыкновенной
На диаграмме приведены следующие обозначения: N — число смоляных ходов, l — длина поперечного среза, h — ширина поперечного среза, s — площадь поперечного сечения.
Наибольший коэффициент изменчивости имеет признак N — число смоляных ходов, он соответствует среднему уровню изменчивости по шкале Мамаева (CV 13–20 %). Низкому уровню изменчивости (CV 8–12 %) соответствуют ширина и площадь поперечного среза хвои сосны обыкновенной. Наименьший коэффициент имеет длина поперечного среза хвои сосны обыкновенной и соответствует очень низкому уровню изменчивости по шкале Мамаева (CV < 7 %).
Территория Бирского заказника находится далеко от промышленных предприятий, поэтому низкий уровень изменчивости наблюдается у признаков, которые зависят от состояния окружающей среды. В нашем случае, это признак — число смоляных ходов. Все остальные исследуемые признаки хвои сосны обыкновенной имеют небольшой коэффициент вариации, так как в большей степени зависят от генетической неоднородности каждой особи в популяции.
Данное исследование подтверждает необходимость создания особо охраняемых природных территорий, так как на этих территориях уменьшается негативная антропогенная нагрузка, что положительно влияет на жизнедеятельность живых организмов, а это способствует сохранению биоразнообразия.
Литература:
- Горшков, A. Г. Хвоя сосны как тест-объект для оценки распространения органических поллютантов в региональном масштабе / А. Г. Горшков, Т. А. Михайлова, Н. С. Бережная // Доклады Академии наук. — 2006. — Т. 408, № 2. — С. 247–249.
- Лебедев, А. Г. Количество и распределение смоляных каналов в хвое сосны обыкновенной на верховом болоте и суходоле / А. Г. Лебедев // Аграрный вестник Урала. — 2013. — № 3 (109). — С. 18–19.
- Мамаев С. А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinaceae на Урале). М.: Наука, 1973. 283 с.
- Рокицкий П. Ф. Биологическая статистика — М.: Высшая школа, 1973. — 320 c.
- Яшина Т. В. Индикаторы оценки биоразнообразия на особо охраняемых природных территориях. — Красноярск: 2011. — 58с.
