Интродукция как фактор сохранения биоразнообразия растительного мира Павлодарской области
Наша планета пока что жива,
Но без защиты погибнет она!
Если ты хочешь, чтоб мир был зеленым,
Не вырубайте березы и клены!
Марк Львовский
Введение
Среди всех проблем, с которыми сталкивается человечество, самая главная - это сохранение биологического разнообразия, от которого зависит само существование человечества. Однако, именно растения наиболее уязвимы ко всем стрессовым факторам и в особенности, антропогенным. Вот почему мировое сообщество встревожено последствиями научно-технического прогресса, оказывающего зачастую разрушающее воздействие на условия существования самого человечества, на растения, которые являются источником пищи, кислорода, чистого воздуха, сырьевым ресурсом, основным регулятором стабильности биосферы, связующим звеном Земля - Солнце.
Проблема сохранения и сбалансированного использования растений, как важного источника жизнеобеспечения, по актуальности, несравнима ни с какой другой проблемой человечества.
Повышение биологического разнообразия естественных и искусственных фитоценозов, по мнению ряда исследователей (Мамаев, Махиев, 1996, Буданцев, 1999), возможно через интродукцию растений и оценки их перспективности.
Интродукция растений - целенаправленная деятельность человека по введению в культуру в данном регионе новых видов, форм или перенос их из природы в культуру.
Интродукционный материал обогащает генофонд страны и увеличивает ее биоресурсный потенциал.
По имеющимся научным данным, в Казахстане насчитывается около 6000 видов высших сосудистых растений, 4850 видов грибов, 2000 видов водорослей, 1000 видов мхов и лишайников. Из общего числа этих видов 387 видов включены в Красную книгу Республики Казахстан как редкие либо находящиеся под угрозой исчезновения. Одними из главных причин сокращения числа видов являются несбалансированное использование природных ресурсов, разрушение среды их обитания и др.
Одним из реальных действенных способов сохранения биоразнообразия редких видов может быть разведение в контролируемых условиях (интродукция). Культивирование редких растений не только мера, гарантирующая их сохранение как исчезающих видов, но и действенный способ защиты и восстановления их природных популяций. Разработка методов выращивания и введение в культуру дикорастущих декоративных и других полезных растений позволяет удовлетворить потребность в этих видах, что будет способствовать предотвращению полного уничтожению их запасов в природной обстановке.
Тема работы: Интродукция как фактор сохранения биоразнообразия растительного мира Павлодарской области.
Цель работы: Введение в культуру редких и исчезающих видов растительности Павлодарской области и растений, нетипичных для данной зоны путем интродукции этих видов.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Климатические условия Павлодарской области;
- Оценка перспективности интродукции;
- Описание видового состава интродуцированных растений;
- Способы размножения этих растений;
- Обработка данных и анализ результатов исследования;
- Выводы и рекомендации.
- Климатические условия Павлодарской области
Климат Павлодарский области резко континентальный, характеризующийся холодной продолжительной зимой (5,5 месяцев), жарким и коротким летом (3 месяца).
Среднегодовые температуры в пределах области составляют 1-30С, на севере 00С, в средней части 1,80С, а на юге -2,60С. Среднемесячная температура самого теплого месяца - июля колеблется от 190С до 21,30С. Не редкость, когда в летние месяцы жара достигает 400С и выше.
Средняя температура самого холодного месяца-января изменяется на территории области от -170С до -18,10С. Минимальная температура была зарегистрирована в 1907 году (-470С). Число дней с морозами ниже -200С за год 70-80 дней, а ниже -300С до 25-30 дней. В зимний период преобладают ветры западного и юго-западного направлений. Часто отмечаются сильные ветры, со скоростью более 15 м/сек, вызывающие сильные поземки и метели. Для климата области характерен снежный покров в последней декаде октября и в ноябре. Средняя высота снежного покрова 14-15 см, а в маловетреные зимы доходит до 25-30 см. Недостаточный снежный покров и низкие температуры воздуха являются причиной глубокого промерзания почвы до 70-125 см. Таяние снега весной начинается обычно при отрицательных температурах воздуха за счет притока тепла от прямой солнечной радиации. Продолжительность таяния снега 2-3 недели.
Годовая сумма осадков в пределах области составляет 200-300 мм. Наибольшее количество осадков выпадает в Баянаульских горах (более 300 мм), наименьшее - в г. Экибастузе (до 200 мм и меньше). В среднем за год наблюдается 110-130 дней с осадками. Были случаи, когда за 2-3 месяца выпадало всего 5 мм и, наоборот, за одни сутки - 105 мм. Выпадение атмосферных осадков в течение года распределяется неравномерно. Большая их часть (свыше 70%) выпадает в теплый период с апреля по октябрь. Зимой - наименьшее количество осадков, но именно накопленный снег является главным источником формирования поверхностного стока, насыщения влагой почвы и грунта. Среднегодовая относительная влажность воздуха - 69%.
Показатели оценки жизнеспособности и перспективности растений (степень ежегодного вызревания побегов, зимостойкость, сохранение габитуса, побегообразование, регулярность прироста побегов, способность к генеративному развитию и способы размножения в районе интродукции) характеризует состояние и возможность существования этих растений в данных условиях.
Степень ежегодного вызревания побегов определяет их более или менее успешную перезимовку. Визуально определяется по совокупности следующих признаков: одревеснению, окраске и развитию защитных наружных покровов (пробки, воскового налета, волосяного или войлочного покрова и т.п.), характерных для того или иного вида; по заложению, степени сформированности, окраске и защищенности почек. Характерными показателями являются окончание роста побегов и окончание листопада (у лиственных пород) до наступления поздних осенних заморозков.
По вышеперечисленным признакам степень вызревания побегов оценивается по следующей шкале: 1 - побеги вызревают на 100 % длины; 2 - на 75%, 3 - на 50%, 4 - на 25% и 5 - не вызревают.
Зимостойкость растений. Зимостойкость рассматривается как ведущий фактор в интродукции растений. Она оценивается по соответствующей шкале: 1 - повреждений нет; 2 - обмерзает не более 50% длины однолетних побегов; 3 - обмерзает 50 - 100 % длины однолетних побегов; 4 - обмерзают двулетние и более старые части растений; 5 - обмерзает крона до уровня снегового покрова; 6 - обмерзает вся надземная часть; 7 - растения вымерзают целиком.
Сохранение габитуса. От степени зимостойкости зависит способность растений в большей или меньшей мере сохранять присущую им в природе форму роста, а, следовательно, и многие качества, ради которых их вводят в культуру. Растения по-разному подвержены действию низких температур и других факторов внешней среды. Оценку этого показателя предлагается производить по трехступенчатой шкале.
- Растения сохраняют присущую им в природе жизненную форму дерева, куста, полукустарника, кустарника, лианы и т.д.
- Растения ежегодно обмерзают, но благодаря хорошо развитой и сохраняющейся корневой системе, быстрому росту и высокой побегообразовательной способности восстанавливают надземную часть в следующий вегетационный сезон до прежней высоты и объема, иногда даже с превышением последних. После сильного обмерзания деревья растут кустовидно, со временем формируются за счет наиболее сильных побегов. Применение правильной обрезки ускоряет восстановление естественной формы роста.
- Растения не сохраняют присущую им в природе форму роста по причине ежегодного обмерзания в раннем и более позднем возрасте (до уровня снегового покрова или корневой шейки). Деревья при этом растут кустовидно, кустарники приобретают свойства полукустарников, а полукустарники - травянистых многолетников.
Побегообразовательная способность растений обеспечивает восстановление кроны у деревьев и кустарников даже после сильного обмерзания. Ею обладают все растения, но степень ее выраженности является их биологической особенностью, у каждого вида она может варьировать в зависимости от условий освещения, водного режима, почв и ряда других причин.
При переносе в культуру древесные растения могут сохранить или снизить свойственное им в природе побегообразование.
Этот показатель жизнеспособности растений оценивают по трехступенчатой шкале.
- Высокая побегообразовательная способность. У зимостойких растений новые побеги развиваются на большей части прошлогодних побегов. Кроме того, такие растения способны давать побеги из спящих почек: на стволах, у корневой шейки при посадке, при подстрижке, а некоторые дают поросль от корней.
- Средняя побегообразовательная способность. Новые побеги у растений образуются в меньшем, но вполне достаточном количестве для сохранения и развития типичной жизненной формы и габитуса растения. После обмерзания наземная часть восстанавливается за счет меньшего числа побегов, возможна временная утрата типичного для данного растения габитуса.
- Низкая побегообразовательная способность. У сильно обмерзших растений этой группы часто наблюдается утрата типичной формы роста и габитуса.
Для визуальной оценки побегообразовательной способности можно рекомендовать следующий способ: после подмерзания растений и их восстановления, в конце лета суммируются все отросшие побеги (в кроне и вся поросль). По сумме оценивается побегообразующая способность растений с помощью следующей шкалы: 1 - высокое побегообразование - 6 и более побегов; 2 - среднее - 3-5 побегов; 3 - низкое - 1-2 побега.
Прирост в высоту и увеличение объема крон также имеет большое значение в общем развитии растений. Все растения ежегодно дают больший или меньший прирост биологической массы за счет образования новых побегов и корней. Рост в высоту и увеличение диаметра крон у древесных растений зависит от образования верхушечных побегов, развивающихся из почек основных побегов.
В нормальных условиях рост продолжается до достижения растением свойственных ему предельных размеров.
При изменении условий произрастания, например, при интродукции деревьев и кустарников в новые районы, прирост у растений может временно или постоянно изменяться. При сильном обмерзании деревьев и кустарников отрастание до прежней высоты может задерживаться. Это зависит от общей жизнеспособности растений в данных условиях и степени повреждений, получаемых ими в течение года.
Поэтому рекомендуется оценивать прирост в данном случае не по длине побегов текущего года, а по наличию или отсутствию ежегодного прироста основных побегов и ветвей с учетом возраста растений.
Способность растений к генеративному развитию, т.е. получение нормально развитых семян, имеет особое значение для последующей акклиматизации растений, так как при этом создаются возможности отбора более стойких особей в семенном потомстве интродуцируемых растений.
Процесс образования и развития генеративных органов у различных растений в условиях интродукции не всегда завершается образованием полноценных семян. Предусмотрены следующие случаи: 1 - семена вызревают; 2 - растения цветут, но плоды не вызревают; 3 - растения цветут, но плоды не завязываются; 4 - растения не цветут.
Отсутствие цветения учитывается только у растений, достигших возраста зрелости. Причина в большинстве случаев заключается в сильном обмерзании, изменении формы роста, слабом росте побегов, низкой побегообразовательной способности растений.
Возможные способы размножения растений в культуре. Размножение растений самосевом свидетельствует об успехе интродукции и отражает наиболее полное соответствие природным условиям нового района, что значительно облегчает введение растений в культуру.
интродукция растение
При отсутствии или неполноценности плодоношения многие растения могут размножаться только вегетативным путем: естественным (корневые отпрыски, отводки) или искусственным (прививка, отводки, черенкование).
3. Описание видового состава интродуционных растений
Засухоустойчив, светолюбив, малотребователен к почве, устойчив к дыму и газам, обладает почвозащитными свойствами. Благодаря укоренению лежащих на поверхности почвы ветвей, быстро разрастается в ширину, образуя плотные заросли.
Смородина каменистая. Реликтовое растение. Смородина каменная или таранушка - низкорослый листопадный кустарник семейства Крыжовниковых. Ареал находится в алтайском крае, доходит на севере до Новосибирской области, на юге до Казахстана и Китая. Произрастает на открытых местах скалистых склонов и каменистых осыпях. В высоту растение достигает только 60 - 90 см. на стеблях имеются шипы. Листья синевато-зеленые небольшого размера, в диаметре 1-3 см, округлые яйцевидной формы, разделены на небольшие лопасти с тупыми вершинами. Цветки мелкие, темно-зеленого цвета, собраны в кисти. Цветение проходит с апреля по июнь. Плоды - ягоды, размером 5 - 7 мм. Цвет плодов при достижении спелости меняется от красного до темно-вишневого. Плоды созревают в августе. Ягоды не пригодны в пищу, обладают неприятным горьким вкусом.
Как декоративное растение может использоваться в альпийских горках и для размещения на склонах газонов.
По мнению известного сибирского плодовода-селекционера М.А. Лисавенко, каменная смородина заслуживает внимание из-за красоты темно-вишневых ягод.
Катальпа. Листопадные деревья, с супротивными, иногда мутовчатыми, сердцевидными, крупными листьями (30 * 17 см) на длинных черешках. Воронкообразные, до 7 см длиной, белые или кремовые цветки с крупными темными пятнами и точками в зеве собраны в большие прямостоячие, метельчатые соцветия. Плод - длинная, свисающая, похожая на стручок коробочка длиной до 40 см, наполненная массой летучих семян. Плоды остаются висеть на ветвях почти всю зиму. Размножают катальпу семенами, черенками, корневыми отпрысками. Хорошо растет на легких влажных почвах; светолюбива.
Первое цветение проходит на 5 году жизни.
Длительный опыт интродукции катальп показал, что зимостойкость растений в пределах одного вида зависит от географического происхождения семян и черенков, из которых выращены саженцы. Специалисты рекомендуют ориентироваться на семена и черенки растений, созревших и заготовленных в месте интродукции или близких к нему районов.
Текома или кампсис - быстрорастущая деревянистая лиана. Родина кампсиса укореняющегося - Северная Америка. Хотя этот вид довольно морозостоек и даже способен выдержать кратковременные морозы до 20 градусов, в суровых условиях эта лиана требует укрытия.
Красивый, сложный лист кампсиса состоит из 9-13 листочков. Однако основную декоративность этой лиане придают крупные цветки трубчато-воронковидной формы, собранные в соцветия на концах побегов. При этом не все растения плодоносят, это связано с самостерильностью кампсиса - плоды не завязываются при опылении собственной пыльцой, для завязывания плодов поблизости должно быть растение другого клона.
Плоды кампсиса - стручки длиной 8-10 см, растрескивающиеся при созревании. Стручки содержат внутри много плоских сухих семян с крыловидным выростом. Кампсис светолюбив. Неприхотлив к почве. Легко размножается корневой порослью, черенками (как зелеными, так и одревесневшими).
4. Размножение интродуционных растений
Все интродуционные растения произрастают на питомнике Эколого-Ботанического комплекса ГККП Детско-юношеского центра экологии и туризма. Интродукция можжевельника казацкого, смородины каменной, катальпы и кампсиса ведется с 2008 года. Маточные растения можжевельника и смородины произрастают на питомнике уже 8 лет. Семена катальпы и саженцы кампсиса привезены с Алматы в 2007 году.
Можжевельник казацкий. Черенкование можжевельника казацкого проводилось в мае 2008 года. Черенки срезались с маточного куста секатором длиной 10 см. Всего было заготовлено 100 черенков. Затем черенки в течение часа замачивались в слабом растворе перманганата калия. Перед посадкой срезы черенков присыпались «Корневином» и высаживались на приготовленный участок на питомнике.
Участок готовился заранее, с осени. Почву вскопали, разровняли, сделали грядки. Весной, после таяния снега, почву взрыхлили. Посадка была проведена 12 мая.
Черенки были посажены на расстоянии 10 см в ряду и 15 см между рядами. Глубина посадки составляла 2 см. Посаженные черенки были политы водой, затем был проведен замер длины черенков. Посадки притенили ветками. Почву в течение лета постоянно увлажняли, проводили прополку.
октября было проведено повторное измерение черенков. Были удалены засохшие растения (12 штук). У принявшихся черенков наблюдался прирост от 0,5 до 3,5 см.
В 2009 и в 2010 году проводились такие же измерения и работы. Все результаты предоставлены в таблице № 1 в приложении.
Смородина каменная. Размножение каменной смородины проводилось аналогично с можжевельником казацким с тем различием, что черенки (30 штук) заготавливались в апреле месяце, до распускания почек. Результаты исследований приведены в таблице № 2.
Катальпа. Посев проводился осенью 2007 года, в борозды. При осеннем посеве стратификация (предварительная обработка) не нужна. Всходы появились летом, в июне месяце 2008 года. Летом проводился полив, прополка и рыхление. Наблюдения проводились за 30 растениями. В сентябре провели измерения длины сеянцев. Весной 2009 года сеянцы рассадили в борозды с расстоянием 20 см между растениями и 25 см между бороздами. В мае месяце провели измерения подмерзших однолетних побегов. В октябре месяце также провели измерение прироста. Аналогичные измерения проводились в 2010 году. Данные исследований приведены в таблице № 3.
Кампсис. Привезенные саженцы (10 штук) на зиму были посажены в теплицу, а весной 2008 года высажены на питомник в борозды. Борозды были двух видов: простые и углубленные. Замерили длину побегов. Летом проводились полив, рыхление и прополка. В сентябре сделали замеры длины растений. На зиму кампсис укрыли высохшей травой. В 2009 и 2010 проводились такие же работы и измерения. Таблица № 4.
Выводы и рекомендации
На основе анализа показателей жизнеспособности растений и суммы баллов можно сказать о перспективности растений для интродукции.
У можжевельника казацкого сумма баллов - 65, у каменной смородины - 65, у катальпы - 48, у кампсиса - 45 баллов. Хотя нельзя еще говорить о полной перспективности растений, потому что не все параметры учтены. Полные показатели будут даны после вступления в возраст, когда растения в естественной среде начинают плодоносить.
Но уже по данным 3 лет можно сказать, что казацкий можжевельник, смородина каменная и катальпа хорошо развиваются на нашем участке без защитных мероприятий. Кампсис можно использовать как укрывное растение. Хотя у кампсиса и большое подмерзание, но у него большая побегообразовательная способность.
Ввиду того, что данные растения являются многолетними древесными культурами, данный проект будет продолжен. Необходимы наблюдения при вступлении растений в пору цветения и плодоношения.
Приложение
Таблица № 1
Развитие растений можжевельника казацкого, предпосадочная обработка «Корневин»
Дата Количество, шт Высота растения, смПрирост, см Подмерзание,см Засохло, шт 12 мая 2008 г, посадка100101 октября 2008 г8810,5 - 13,50,5 - 3,5124 мая 2009 г8810,5 - 13,5нет14 октября 2009 г8614,5 - 22,64 - 9,126 мая 2010 г8614,5 - 22,6нет6 октября 2010 г8625,3 - 31,89,2 - 10,8
Таблица № 2
Развитие растений смородины каменной, предпосадочная обработка «Корневин»
Дата Количество, шт Высота растения, смПрирост, смПодмерзание, смЗасохло, шт30 апреля 2008 г, посадка30829 сентября 2008 г2812,3 - 13,24,3 - 5,227 мая 2009 г2812,3 - 18,2нет8 октября 2009 г2814,8 - 20,02,2 - 2,5 3 мая 2010 г2814,8 - 20,0нет4 октября 2010 г2819,8 - 25,45 - 5,4Таблица № 3
Развитие растений катальпы, без предварительной обработки
Дата Количество, штВсходы, штВысота растения, смПрирост, смПодмерзание, см23 октября 2007 г посев15016 июня 2008г всходы120 (30)18 сентября 2008г3020 - 25 12 мая 2009 г пересадка3018,5 - 22,7 1,5 - 2,38 октября 2009 г3045 - 60 25 - 45 6 мая 2010 г3041 - 54,9 4,0 - 5,113 октября 2010г3075 - 95 30 - 35
Таблица № 4
Развитие растений кампсиса
Дата Борозды Количество, штВысота растений, смПрирост, смПодмерзание, см30 апреля 2008 гпростые1010 - 15углубленные1010 - 1525 сентября 2008 гпростые1023 - 3113 - 16углубленные1020 - 2810 - 1312 мая 2009 гпростые1012 - 1811 - 13углубленные1018 - 242 - 430 сентября 2009 гпростые1032 - 4116 - 21углубленные1029 - 3810 - 126 мая 2010 гпростые108 - 1224 - 29углубленные1020 - 269 - 1222 сентября 2010 гпростые1022 - 2614 углубленные1032 - 3812
После суровой зимы 2009 - 2010 года у кампсиса началось отрастание поросли. Пробудились спящие почки на корневой шейке и на корнях.
Таблица № 5
Оценка жизнеспособности и перспективности растений