INTRODUCTION OF SOME SPECIES OF FERNS IN BOTANICAL GARDEN BY THE NAME OF PROFESSOR B.M. KOZO-POLYANSKY OF THE VORONEZH STATE UNIVERSITY
Серикова В.И.
Ведущий биолог, ФГБОУ ВПО Ботанический сад им. проф. Б.М. Козо-Полянского Воронежского государственного университета
ИНТРОДУКЦИЯ ПАПОРОТНИКОВ РЕГИОНАЛЬНОЙ ФЛОРЫ В БОТАНИЧЕСКОМ САДУ ИМ. ПРОФ. Б.М. КОЗО-ПОЛЯНСКОГО ВОРОНЕЖСКОГО ГОСУНИВЕРСИТЕТА
Аннотация
В работе представлены результаты изучения интродукционной устойчивости, особенностей спорового размножения, развития и культивирования папоротников региональной флоры в условиях ботанического сада им. проф. Б.М. Козо-Полянского Воронежского госуниверситета. Выявлены основные стадии онтогенеза лесного вида папоротника щитовника мужского - Dryopteris filix-mas (L.) на начальных этапах развития.
Ключевые слова: папоротники, интродукция, споры, размножение, особенности онтогенеза
Serikova V.I.
Lead biologist, Botanical garden by the name of professor B.M. Kozo-Polyansky of Voronezh state university
INTRODUCTION OF SOME SPECIES OF FERNS IN BOTANICAL GARDEN BY THE NAME OF PROFESSOR B.M. KOZO-POLYANSKY OF THE VORONEZH STATE UNIVERSITY
Abstract
The introductory stability of some species of ferns in Central Chernozem Region is researched. Also special features of reproduction and development of them are studied. Main methods of their cultivation are worked out. Basic characteristics of some ontogenetic stages of Dryopteris filix-mas (L.) Schott. are presented. The range of viability modifying for cryptogamic plants based on traditional methods is developed. So the state of the studied species during the experiment of their introduction will assess. A number of options is characterizing the general state of plants for determining the ability of ferns introduction is selected. Integral estimate of successful cultivation of natural ferns in the Botanical garden by the name of professor B.M. Kozo-Polyansky of Voronezh state university is made.
Keywords: ferns, spores, reproduction, special features of ontogenesis, introduction.
ВВЕДЕНИЕ
Папоротники – древняя и очень интересная группа споровых растений. Особенности жизненного цикла, отсутствие разработанных методов культивирования создают определенные сложности в интродукционной работе с данной группой растений [1].
С 2006 года в ботаническом саду им. проф. Б.М. Козо-Полянского Воронежского госуниверситета формируется коллекция «Папоротники флоры Центрального Черноземья», которая позволяет изучать интродукционную устойчивость папоротников региональной флоры и оценить перспективные направления интродукционной работы с этой группой растений.
Целью исследований, проводимых на коллекции, является изучение особенностей интродукции папоротников региональной флоры в условиях ботанического сада Воронежского госуниверситета.
Материалы и методы исследования
Ботанический сад им. проф. Б.М. Козо-Полянского Воронежского госуниверситета располагается на той территории правобережья г. Воронежа, где преобладает городской умеренно-влажный тип погоды [2], в условиях которого формируется характерный агроэкологический фон ботанического сада. К неблагоприятным природным факторам можно отнести резкую смену погодных условий: похолодания сменяются продолжительными оттепелями. Низкие температуры иногда сочетаются с отсутствием снежного покрова [3].
В этих условиях на базе ботанического сада формируются коллекции и экспозиции природной и мировой флоры, выполняется широкий спектр интродукционных и мониторинговых исследований [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14].
Коллекция «Папоротники флоры Центрального Черноземья» занимает площадь 45 кв. м и располагается на выровненном водораздельном участке с собственным микроклиматом, который формируется под пологом группы плодовых деревьев. Кроны деревьев защищают растения коллекции от избыточной инсоляции. Почвы на экспериментальном участке черноземы выщелоченные малогумусные с низкой обеспеченностью подвижными элементами минерального питания [15]. Интродукционные исследования проводились на территории ботанического сада Воронежского госуниверситета в 2007-2011 гг. Как показывает анализ гербарных сборов, среди исследуемых видов самая многочисленная группа – лесные папоротники [16]. Это виды родов Dryopteris, Matteuccia, Athyrium, предпочитающие достаточно плодородные, богатые перегноем увлажненные почвы. Они прекрасно растут в полутени, а при умеренном, но постоянном поливе даже на открытых солнечных местах. Исходный посадочный материал коллекционных растений получен в результате экспедиций по Воронежской и Орловской областям.
Высев спор проводился в прозрачные пластиковые контейнеры в два этапа: весной (конец февраля – апрель) и осенью (конец августа – ноябрь). Поддерживалась высокая температура +25°+30°C и влажность воздуха 70-90%. Грунт для посева спор – смесь двух частей верхового торфа, одной части песка, двух частей листового перегноя, а также дренажный слой (керамзит). Споры аккуратно, без скоплений, распределяются по поверхности влажного грунта с помощью кисточки.
Возрастные состояния папоротников определялись по методикам И.И. Гуреевой (1984), Н.М. Державиной и З.М. Покровской (2011) [18,17].
Результаты исследования и их обсуждение
В ходе спорового развития щитовника мужского отмечены следующие особенности. Папоротники характеризуются растянутым периодом прорастания. Заростки появляются не одновременно, а развиваются в течение 7 месяцев. Заростки часто скучены и образуют плотный зеленый ковер, но при рассаживании с кусочками субстрата часто гибнут.
Для нормального развития заростков необходим свет. При недостаточной освещенности заростки иногда теряют зеленую окраску [19]. Их развитие сильно зависит от регулярного полива. Даже кратковременное пересыхание почвы недопустимо, хотя и не всегда ведет к гибели заростков.
Растения, достигнувшие 2-3 см высотой, высаживаются в ящики на доращивание, а после зимовки – в открытый грунт. От посева до этого знаменательного события проходит 1,5-2 года.
В ходе нашего исследования изучен жизненный цикл папоротников на примере щитовника мужского.
Согласно литературным данным, щитовник мужской (Dryopteris filix-mas (L.) Schott) – многолетнее растение с голарктическим ареалом.
Для выявления характерных признаков онтогенетического развития щитовника мужского в каждой возрастной группе исследовано 5-6 особей. В ходе исследования папоротников, выращенных в ботаническом саду им. проф. Б.М. Козо-Полянского Воронежского госуниверситета были выделены следующие стадии онтогенеза.
I. Латентный период. Продолжительность: 1-3 месяца. Споры мелкие, коричневые, бобовидной формы.
II. Виргинильный (препродуктивный) период.
1) Заросток (проросток) развивается через 1-3 месяца после посева в течение 7 месяцев. Гаметофит сердцевидный, обоеполый, плоский, зеленый, двулопастный, с волнистыми краями. Диаметр его от 0,5-1,0 мм в момент прорастания до 4,8 мм, когда начинает развиваться зачаток листа. Продолжительность этой стадии - 1 месяц (рис. 1, а).
2) Ювенильное состояние (юный спорофит): примерно через месяц заросток отмирает, первичный лист трехлопастный, шириной 8,0 мм, длиной 10,0 мм. Начинается развитие следующего листа, длина его 16,0 мм (рис. 1,б). Через два месяца ширина молодых листьев достигает 9,0-10,0 мм, длина 20,5 мм.
3) Имматурное состояние (молодой спорофит): развиваются три молодых листа характерной для папоротников перисто-рассеченной формы, в очертании они округлые, длиной 15,5 мм, шириной 13 мм. Высота растения на этот момент 21-25 мм (рис. 1, г). На этом этапе онтогенеза молодые папоротники уже достаточно устойчивы к условиям открытого грунта и успешно в нём зимуют.
Рис. 1 - Начальные этапы онтогенеза щитовника мужского (Dryopteris filix-mas (L.) Schott.)
Выращенные из спор растения щитовника мужского в 2008 году в возрасте одного года пересажены на коллекционный участок.
Изучение особенностей развития папоротников проводится с целью разработки оптимальных методов культивирования, которые позволят максимально повысить выживаемость и сократить интенсивность выпада растений на протяжении всего периода развития. Следует отметить, что особенно опасна для молодых растений резкая смена условий при переносе их в открытый грунт.
Дальнейшая работа по введению в культуру местных видов дикорастущих папоротников связана с изучением их особенностей спорового размножения и развития, с исследованием приспособительных реакций в различных ландшафтно-экологических условиях ботанического сада Воронежского госуниверситета. Это позволит разработать научно-методические основы восстановления исходных и создания интродукционных популяций на территории ботанического сада и в природных местообитаниях.