Морфологическая изменчивость листьев Betula pendula Roth в условиях техногенной трансформации окружающей среды

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проведен анализ изменчивости морфологических признаков листа Betula pendula Roth, произрастающей в градиенте техногенной трансформации почв. Биологический материал собран в природных фитоценозах и на техногенно загрязненных тяжелыми металлами территориях Притагильской зоны Среднего Урала. В исследуемом градиенте наблюдается изменение формы листовой пластинки: она округляется, основание выпрямляется, верхушка вытягивается. Размеры листовых пластинок Betula pendula в условиях среднего уровня загрязнения меньше, чем на фоновом и максимально загрязненном участках. Самые крупные листья характерны для B. pendula с максимально загрязненного участка. В исследуемом градиенте техногенной трансформации окружающей среды выделено четыре типа форм листовых пластинок: 1) яйцевидная с округленно-клиновидным основанием и с заостренной верхушкой; 2) треугольно-широкояйцевидная с округленно-клиновидным основанием и с заостренной верхушкой; 3) треугольно-широкояйцевидная с усеченным основанием и с заостренной верхушкой; 4) треугольно-широкояйцевидная с усеченным основанием и с удлиненно-заостренной верхушкой. В ходе факторного анализа выделены факторы, объясняющие 60% суммарной дисперсии признака «форма листа». Переменные имеют большие факторные нагрузки для первого (длина и ширина листовой пластинки, длина черешка, расстояние от кончика листовой пластинки до самой широкой части) фактора (42%) и меньшие (18%) для второго (индекс листа). На основании этих признаков проведен дискриминантный анализ, результаты которого свидетельствуют об отличии листьев у растений с импактной территории от остальных. На основании соотношения общей и согласованной изменчивости выделены морфологические признаки, которые являются экологическими индикаторами: расстояние между основаниями первой-второй и второй-третьей боковых жилок первого порядка, расстояние от самой широкой части до основания листовой пластинки, ИФ (индекс формы листа). Высокая общая и низкая согласованная изменчивость этих признаков определяется в большей степени влиянием факторов окружающей среды. Анализ закономерностей изменения уровня морфологической интеграции листьев в градиенте техногенной трансформации почв показал, что для Betula pendula характерна защитно-стрессовая онтогенетическая стратегия.

Об авторах

Татьяна Валерьевна Жуйкова

Нижнетагильский государственный социально-педагогический институт (филиал) Российского государственного профессионально-педагогического университета

Автор, ответственный за переписку.
Email: hbfnt@rambler.ru

Доктор биологических наук, доцент, декан факультета естествознания, математики и информатики

Россия, Нижний Тагил, Свердловская область

Анастасия Сергеевна Попова

Нижнетагильский государственный социально-педагогический институт (филиал) Российского государственного профессионально-педагогического университета

Email: stassy.popova@yandex.ru

младший научный сотрудник экологической лаборатории

Россия, Нижний Тагил, Свердловская область

Элеонора Васильевна Мелинг

Нижнетагильский государственный социально-педагогический институт (филиал) Российского государственного профессионально-педагогического университета

Email: meling-e@mail.ru

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник экологической лаборатории

Россия, Нижний Тагил, Свердловская область

Список литературы

  1. Шакирова Ф.М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция. Уфа: Гилем, 2001. 160 с.
  2. Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции (теория стабилизирующего отбора) М., Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1946. 396 с.
  3. Пианка Э. Эволюционная экология / пер. с англ. А.М. Гилярова, В.Ф. Матвеева; под ред. и с предисл. С.М. Гилярова. М.: Мир, 1987. 400 с.
  4. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Введение в современную науку о растительности. М.: ГЕОС, 2017. 278 с.
  5. Захаров В.М., Баранов А.С., Борисов В.И., Валецкий А.В., Кряжева Н.Г., Чистякова Е.К., Чубинишвили А.Т. Здоровье среды: методика оценки. М.: Центр экологической политики России, 2000. 68 с.
  6. Ростова Н.С., Дондуа А.К. Корреляции: структура и изменчивость. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 2002. 308 с.
  7. Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М. Адаптивный морфогенез и эколого-ценотические стратегии выживания травянистых растении // Методы популяционной биологии: мат-лы докл. VII всерос. популяционного семинара. Сыктывкар, 2004. Ч. 2. С. 113–120.
  8. Злобин Ю.А. Популяционная экология растений. Современное состояние, точки роста: монография. Сумы: Университетская книга, 2009. 263 с.
  9. Жукова О.В. Изменчивость признаков листовой пластинки некоторых микровидов манжетки Alchemilla L. (Rosaceae) в природных ценопопуляциях и в искусственных условиях произрастания на территории Республики Марий Эл // Самарский научный вестник. 2020. Т. 9, № 4. С. 66–71. doi: 10.17816/snv202094110.
  10. Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М., Жирнова Т.В. Стратегии жизни ценопопуляции Cephalanthera rubra (L.) Rich. на территории Башкирского государственного заповедника // Вест. Нижегород. ун-та им. Н.И. Лобачевского. Сер. Биология. 2005. Вып. 1 (9). С. 85–98.
  11. Рахмангулов Р.С. Структура изменчивости морфологических признаков Betula pubescens Ehrh. на высотном градиенте Южного Урала // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. № 10 (93), ч. 1. С. 41–43.
  12. Определитель сосудистых растений Среднего Урала / П.Л. Горчаковский и др. М.: Наука, 1994. 525 с.
  13. Global Environmental Monitoring System (GEMS) SCOPE Report 3. Canada, 1973. 74 p.
  14. Жуйкова Т.В., Мелинг Э.В., Кайгородова С.Ю., Безель В.С., Гордеева В.А. Особенности почв и травянистых растительных сообществ в условиях техногенеза на Среднем Урале // Экология. 2015. № 3. С. 163–172.
  15. Ившина И.Б., Костина Л.В., Каменских Т.Н., Жуйкова В.А., Жуйкова Т.В., Безель В.С. Почвенный микробиоценоз как показатель стабильности луговых сообществ при химическом загрязнении среды тяжелыми металлами // Экология. 2014. № 2. С. 83–90.
  16. Захаров В.М., Баранов А.С., Борисов В.И., Валецкий А.В., Кряжева Н.Г., Чистякова Е.К., Чубинишвили А.Т. Здоровье среды: методика оценки. М.: Центр экологической политики России, 2000. 68 с.
  17. Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М. К оценке виталитета ценопопуляций Rhodiola iremelica Boriss. по размерному спектру // Ученые записки НТГСПА: мат-лы VI всерос. популяц. семинара «Фундаментальные и прикладные проблемы популяционной биологии». Нижний Тагил, 2004. С. 80–85.
  18. Рахмангулов Р.С. Морфологическая структура и изменчивость листьев березы (Betula L.) на высотном градиенте (Южный Урал) и в условиях антропогенной нагрузки: автореф. дис. … канд. биол. наук. Уфа, 2017. 18 с.
  19. Рахмангулов Р.С. Морфологическая структура и изменчивость листьев березы (Betula L.) на высотном градиенте (Южный Урал) и в условиях антропогенной нагрузки: дис. … канд. биол. наук. Уфа, 2017. 153 с.
  20. Ботаника: Морфология и анатомия растений: учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по биол. и хим. спец. / А.Е. Васильев, Н.С. Воронин, А.Г. Еленевский и др. М.: Просвещение, 1988. 480 с.
  21. Федоров Ал.А., Кирпичников М.Э., Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений: лист / под общ. ред. чл.-корр. АН СССР П.А. Баранова. М.-Л.: АН СССР, 1959. 303 с.
  22. Ишмуратова М.М. Родиола иремельская на Южном Урале / отв. ред. А.Р. Ишбирдин. М.: Наука, 2006. 252 с.
  23. Злобин Ю.А. Принципы и методы изучения ценотических популяций растений: учеб.-метод. пособие. Казань: Изд-во Казанского Университета, 1989. 147 с.
  24. Хикматуллина Г.Р. Сравнение морфологических признаков листа Betula pendula в условиях урбаносреды // Вестник Удмуртского университета. Биология. Науки о Земле. 2013. Вып. 2. С. 48–56.
  25. Савинцева Л.С. Экологический анализ адаптивных механизмов растений в урбанизированной среде: автореф. дис. … канд. биол. наук. Петрозаводск, 2015. 24 с.
  26. Рахмангулов Р.С. Влияние антропогенной нагрузки на адаптацию B. pendula Roth // Аграрная Россия. 2016. № 8. С. 24–26.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1 – Изменение ИФ и ИЛП в градиенте техногенной трансформации окружающей среды

Скачать (21KB)
Метаданные
3. Рисунок 2 – Изменение ДЛП, ШЛП, длины черешка (ДЧ) в градиенте токсической нагрузки

Скачать (31KB)
Метаданные
4. Рисунок 3 – Усредненный образ листовой пластинки B. pendula в градиенте техногенной трансформации окружающей среды

Скачать (13KB)
Метаданные
5. Рисунок 4 – Результаты факторного анализа диагностических признаков, определяющих форму листа

Скачать (13KB)
Метаданные
6. Рисунок 5 – Листья B. pendula из фоновой, буферной и импактной зон в плоскости дискриминантных функций

Скачать (16KB)
Метаданные
7. Рисунок 6 – Структура изменчивости морфологических признаков листа Betula pendula Roth (усреднено для всех фитоценозов).

Скачать (10KB)
Метаданные
8. Рисунок 7 – Тренд онтогенетической стратегии Betula pendula Roth в градиенте техногенной трансформации среды

Скачать (9KB)
Метаданные

© Жуйкова Т.В., Попова А.С., Мелинг Э.В., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).