ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ

ГЛАВНЫЙ БОТАНИЧЕСКИЙ САД ИМЕНИ Н.В.ЦИЦИНА

РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

(ГБС РАН)

УДК 581.45: 581.522.4

№ госрегистрации 01201168504

Инв. №

УТВЕРЖДАЮ

Директор ГБС РАН

Д.б.н., проф.

______________А.С. Демидов

« » 2012 г.

ОТЧЁТ

О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ АССОЦИАТИВНЫХ МИКРОСООБЩЕСТВ И ИХ РОЛИ В ПОВЫШЕНИИ АДАПТАЦИИ К ВОЗДУШНОЙ, ПОЧВЕННОЙ И ВОДНОЙ СРЕДЕ НА ПРИМЕРЕ ИСКУССТВЕННЫХ БИОМОВ В РЕЖИМЕ КОЛЛЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ, установка «фондовая оранжерея ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ НАУКИ главного ботанического сада им. н.в. цицина российской академии наук (фондовая оранжерея)»

Шифр 2011-07-1.8-00-006-061

Государственный контракт от 12 мая 2011 г. № 16.518.11.7076

Этап №4

Сравнительный анализ состава микросообществ оранжерейных растений при изменении средообразующих факторов, обобщение и оценка полученных результатов

(заключительный)

Заместитель директора

д.б.н. ____________ Ю.К.Виноградова

Руководитель темы

ст.н.с.

к.б.н., доцент ____________ Л.В.Озерова

Москва 2012

СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ

Руководитель темы,

ст.н.с., доцент,

к.б.н. _______ Л.В. Озерова

( Введение, заключение, реферат, раздел 1.4, 2, 3)

Исполнители темы:

Вед.н.с., д.б.н. _______ Г.Л. Коломейцева

(раздел 1.3)

Зав. лаборатории физиологии

и биохимии растений, к.б.н. _______ О.А. Шелепова

(раздел 1.4)

Зав.лаб. гербарий, д.б.н.,

проф. ________ М.С. Игнатов

(раздел 1.5)

Н.с., к.б.н. ________ В.А. Антипина

(раздел 1.3)

Инженер-исследователь _____ А.К. Еськов

(раздел 1.1, 1.2)

Н.с., к.б.н. _________ М.И. Хомутовский.

(раздел 1.3)

Аспирант _________ А.А.Кириллов

(раздел 1.1)

Нормоконтролер _________ В.С. Дементьева

Реферат

Отчет 54 с. , 5 рисунков, 2 таблицы

Эпифиты, сукцессии, сообщества, синузия, экобиоморфы, патиенты, эксплеренты, протонема

Объектом исследования является коллекция тропических и субтропических растений Фондовой оранжереи ГБС РАН.

На первом этапе были разработаны методики, которые используются в течение последующих этапов. На втором этапе выявлены особенности опыления и развития семян у представителей разных экологических групп орхидей, результаты исследований оформлены в виде монографии. Изучена корреляция пространственного распределения микроорганизмов в почвах фитоценоза закрытого грунта Новой фондовой оранжереи, которая находится в прямой зависимости от мозаичности распределения растений и их таксономического разнообразия. На третьем этапе было показано, что выделенный в процессе исследований штамм Bacillus pumilus ускоряет прорастание семян разных групп орхидных, в том числе PS-эпифита Dendrobium leonis. На последнем этапе изучены сообщества эпифитных растений.

Цель работы на 4 этапе – провести сравнительный анализ состава микросообществ оранжерейных растений при изменении средообразующих факторов.

В процессе работы на четвертом этапе проводилось выявление оптимальных экологических показателей устойчивого существования цветковых растений и мхов в искусственных биотопах.

Использовались приобретенное оборудование и разработанные на первом этапе методики.

Изучена структура сообществ эпифитов, суккулентов и мхов. Выявлены основные средообразующие факторы для устойчивого развития растений в условиях защищенного грунта.

Результаты исследований были доложены на 32 Международном Конгресс по изучению суккулентных растений (3- 6 июля, 2012); международном симпозиуме "Роль Восточно-Азиатской флоры в формировании растительного покрова мира" (The East Asian Flora and its role in the formation of the world's vegetation) во Владивостоке 23-28 сентября 2012; MOLPHY-3 (Москва, МГУ, 29 июля-3 августа 2012).

Область применения – полученные результаты используются в учебных курсах: «Экология растений», «Бриология», «Морфология растений» для студентов МГУ им. М.В.Ломоносова и в МГОПУ им. М.А.Шолохова. Полученные результаты опубликованы и ими могут воспользоваться сотрудники других ботанических садов при изучении микросообществ организмов в искусственных биомах оранжерей.

Содержание

Введение 6

1. Выявление оптимальных экологических показателей устойчивого существования цветковых растений и мхов в искусственных

биотопах 8

1. Формирование структуры сообществ эпифитных растений по экологическим показателям 8

1.2 Экофизиологическая классификация сосудистых эпифитов как теоретическая предпосылка формирования коллекций и сообществ эпифитных растений в условиях оранжерейной культуры 12

1.3 Эколого-фитоценотические стратегии у орхидных. Орхидные-патиенты (PS-орхидные) и орхидные-патиент-эксплеренты

(RS-орхидные) 19

1.3.1 Адаптивные признаки орхидных-патиентов 19

1.3.2 Эпифитные экологические ниши орхидных с PS-стратегией 21

1.3.3 Устойчивость к стрессовым воздействиям орхидных с

PS-стратегией 26

1.4 Моделирование сообщества суккулентного Кару 28

1.5 Участие мхов в структуре растительных сообществ оранжереи 31

1.5.1. Сообщества мхов Фондовой оранжереи 31

1.5.2 Средообразующая роль протонемы мхов 34

2. Обеспечение проведения исследований для сторонних

организаций с использованием УСУ 37

2. Проведение НИР на 1-3 этапах 38

3. Обобщение, оценка результатов НИР и возможности 41

их применения

2. Проведение мероприятий по закупке оборудования 46

Заключение 51

Список использованных источников 54

Введение

На первых этапах научно-исследовательской работы подготовлены методологические основы для заключительного этапа. Изучена ризосфера корней тропических и субтропических растений, выявлены группы симбиотических организмов, подготовлены рекомендации по составлению почвенных комплексов, изучены процессы прорастания семян и размножения редких растений разных экологических группю

Моделью для изучения оптимальных экологических показателей устойчивого существования цветковых растений и мхов в искусственных биотопах служили различные экологические группы растений.

Эпифитами (от греч. ἐπι — «на» и φυτόν — «растение») называют те растения, которые произрастают на других растениях, используя последние только в качестве субстрата, при этом не будучи паразитами. Общее число видов сосудистых эпифитов достигает, по некоторым оценкам, 10% от общего числа всех сосудистых растений. Их видовое разнообразие составляет около 20000 - 25000 видов. Известно около 60 семейств, к которым принадлежат сосудистые эпифиты. При этом, 80 процентов видов относятся к однодольным, то есть, к орхидным и бромелиевым. Параллелизмы в экофизиологии позволяют унифицировать эдафические требования к культивированию сосудистых эпифитов, в частности, при создании ботанических коллекций и экспозиций, ставя во главу угла, прежде всего, их экологическую принадлежность, а не систематическое положение.

Представления о эколого-фитоценотических стратегиях растений играют важную роль в понимании структуры эпифитных сообществ. В настоящее время чаще используют двумерную систему типов стратегий Раменского-Грайма, которая отражает реакцию видов растений на уровень благоприятности условий среды и интенсивности нарушений и учитывает определенный уровень пластичности видов, позволяющий в зависимости от действия тех или иных факторов проявлять двоякие свойства (например, соединяя свойства патиентности и эксплерентности).

Орхидные-патиенты - это высоко специализированные растения, которые адаптируются к крайне суровым условиям эпифитного, литофитного, геофитного, бриофильного и т.д. образа жизни, часто при неблагоприятных сезонных климатических ритмах. В борьбе за существование орхидные-патиенты приспособились к исходно бедным местообитаниям с постоянным абиотическим стрессом. Как правило, орхидные-патиенты привлекают и контролируют строго определенные виды опылителей, но завязывают мало плодов; они продуцируют много семян, но их прорастание зависит от партнера-симбионта (грибов, бактерий).

Автоопыляемые виды орхидных наряду со свойствами патиентов приобретают свойства эксплерентов (RS-стратегия). Такой переходный тип является вторичным типом стратегии, он присущ, в основном, наземным видам нарушенных местообитаний. Имея небольшую конкурентоспособность, RS-орхидные могут быстро захватывать нарушенные территории, поскольку для опыления они не нуждаются в посредниках и развивают огромное количество семян, которые легко распространяются с помощью воздушных потоков. Однако при прорастании RS-орхидные, подобно орхидным-патиентам, зависят от гриба-симбионта.

Моделирование суккулентных сообществ интересно, поскольку среди этой группы растений много локальных эндемиков, жизнь которых часто связана с микроклиматом на очень маленьких территориях. Однако суккуленты также выработали жизненную стратегию скаредной экономии в экстремальных условиях аридных районов. Способность связывать воду чрезвычайно интересна для изучения в условиях глобального изменения климата.

Другой путь экономии воды и сохранения влажности воздуха включение в структуру тропических и субтропических сообществ - мхов. Ранее в России не было опыта изучения оранжерейных мхов.