Изучение особенностей половой дифференциации стрелолиста обыкновенного Sagittaria sagittifolia (Alismataceae) в различных ареалах Волжской популяции при проведении экспедиционной работы со студентами

В статье рассматриваются результаты научно-исследовательской работы студентов по изучению особенностей половой дифференциации стрелолиста обыкновенного в различных ареалах Волжской популяции, проводимой в ходе экспедиций студентов биолого-химического факультета Арзамасского государственного педагогического института имени А.П. Гайдара под руководством к.б.н., профессора А.Г. Сидорского в период с 1986 по 1988 годы.

Ключевые слова: экспедиционная работа, Волжско-Окский бассейн, научные результаты, половая дифференциация стрелолиста обыкновенного, Волжская популяция стрелолиста обыкновенного Sagittaria sagittifolia (Alismataceae).

Первые студенческие экспедиции кафедры ботаники Арзамасского государственного педагогического института имени А.П. Гайдара (ныне Арзамасский филиал Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского), организованные и проведенные под руководством к.б.н., профессора А.Г. Сидорского в 1975 – 1985 годах с целью изучения половой структуры соцветий стрелолиста обыкновенного популяций реки Сержи, показали, что архитектура соцветий данного вида в изученных популяциях не соответствует их ботаническому описанию [2] (рис 1).

Рис.1. Типичное строение соцветия стрелолиста обыкновенного

В последующих экспедициях по рекам Керженец (1980 г.), Теша (1981 г.), Мокша (1981 г.) Волжско-Окского бассейна были выявлены и другие особенности половой характеристики соцветий этого вида растений [1].

Студенческими экспедиционными исследованиями предыдущих лет Пьяна (1982 г.), Ветлуга (1982 г.), Ока (1983 г.) [3-5] было установлено, что на границах ареала факторы экологической среды оказывают специфическое воздействие на уровень генетико-автоматических процессов и ряд морфологических физиолого-биохимических особенностей растений.

В связи с этим было интересно изучить половую структуру соцветий растений стрелолиста обыкновенного на границе ареала распространения этого вида в реках Волжско-Окского бассейна, так как экологические условия в пограничных участках ареала оказывают максимальное стрессовое влияние на жизнедеятельность растении.

Экспериментальный материал, позволивший получить новые результаты, был собран в экспедициях 1987 года (по реке Уста, протекающей по территории Нижегородской области от рабочего поселка Урень до устья реки, протяженность маршрута экспедиции – 197 км) и 1988 года (по реке Ахтуба от города Волжский до города Астрахань, протяженность маршрута – 537 км). Автор статьи являлся участником этих экспедиций.

Особи стрелолиста обыкновенного отбирались в разнообразных экологических условиях произрастания. Через каждые 3-5 км маршрута членами экспедиций собиралось по 30-50 растений, у которых анализировалась структура соцветий, так как именно этот орган растения является наиболее пластичным. Было изучено 764 соцветия, собранные в реке Уста, 986 соцветий – в реке Ахтуба. Обработка собранного материала осуществлялась в полевых условиях.

Рис. 2. Простая мутовчатая кисть

Рис.3. Сложная мутовчатая кисть

В ходе исследования популяций стрелолиста обыкновенного на реке Уста нами были найдены соцветия с резко уменьшенным габитусом (рис. 4).

Рис. 4. Уменьшенный габитус соцветий стрелолиста обыкновенного

Как простые, так и сложные соцветия растений, произрастающих на реке Уста, не имели больше 6 мутовок. В норме у данного вида число мутовок в соцветии не превышает семи. Простые соцветия, состоящие из 2-3 мутовок, были представлены у половины изученных растений.

Интересно отметить, что в популяциях этой реки были обнаружены растения, имеющие максимальную редукцию соцветия. Нами были описаны девять особей, собранных в разных местах обитания, несущих соцветие из одной мутовки с двумя пестичными и одним тычиночным цветками (рис. 5).

0,4 % растений от всего собранного материала были с двухмутовчатыми соцветиями, в которых нижняя мутовка имела один пестичный, а верхняя – один тычиночный цветок. Вероятно, такие соцветия уже нельзя классифицировать как мутовчатую кисть.

В качестве примера огромных модификационных возможностей соцветия можно привести впервые найденные растения с соцветиями, состоящими полностью из четырехчленных мутовок (рис. 6).

Рис. 6. Оригинальное соцветие стрелолиста обыкновенного, имеющее только четырехчленные мутовки

В 1989 году по результатам исследований нами была защищена дипломная работа на тему: «Половая структура соцветий стрелолиста обыкновенного в популяции реки Уста». Результаты наших исследований позволили сделать вывод о том, что стрелолист обыкновенный является полиморфным видом по половой структуре соцветий. Различная приспособленность таких растений к меняющимся условиям среды, вероятно, создает такую морфологическую структуру популяций, которая при любых изменениях внешней среды гарантирует популяции высокую продуктивность семян.

Исследование половой структуры соцветий в зависимости от степени загрязнения воды рек Волго-Окского бассейна позволило рекомендовать это растение в качестве биоиндикатора степени загрязнения воды и средства мониторинга за экологическим состоянием рек, озер и прудов [2].

Литература:

1. Многолетнее использование биоиндикатора для оценки экологического состояния рек / А.Г. Сидорский, Г.Г. Баранов, А.В. Лепилов и др. // Экология. –1991. – № 4. – С. 15-19.
2. Особенности половой дифференциации стрелолиста обыкновенного в различных ареалах Волжской популяции / А.Г. Сидорский, А.Г. Копосов, А.С. Терзян и др. // Ботанический журнал. Т.74. – 1989. – № 6. – С. 816-825.
3. Половая структура соцветий Sagittaria sagittifolia (Alismataceae) в популяциях некоторых рек Волжско-Окского бассейна / А.Г. Сидорский, С.В. Деев, В.Н. Родинов и др. // Ботанический журнал. Т.69. – 1984. – № 9 . – С. 1173-1183.
4. Половая структура соцветий стрелолиста обыкновенного Sagittaria sagittifolia (Alismataceae) как биоиндикатор экологических условий существования водных организаций / А.Г. Сидорский, О.А. Азизов, В.М. Сандалкин и др. // Экология. – 1984. – № 3. – С. 67-70.
5. Характеристика половой структуры соцветий Sagittaria sagittifolia (Alismataceae) в популяциях некоторых рек бассейна Днепра по сравнению с популяциями рек Волжско-Окского бассейна / А.Г. Сидорский, С.В. Баранов, А.Н. Булгачёв и др. // Ботанический журнал. Т.71. – 1986. – № 8. – С. 1076-1088.