V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Ковыль перистый Stipa pennata L.

Семейство Злаковые – Poaceae

СТАТУС. Категория 3 (Vu) -вид редкий, включен в Красную книгу РФ.

Название происходит от греческого слова «ступе» (пакля), дано по перисто-волосистым остям у типового вида. Свыше 300 видов этого рода распространены почти во всех внетропических зонах земного шара.

Ковыль перистый – плотнокустовой травянистый многолетник. Многолетнее дерновинное растение высотой 30-100 см.

Стебли голые, гладкие, под узлами коротко опушенные. Листья узколинейные, шириной 0,5-2 мм, свернутые вдоль, голые или снаружи слегка шероховатые, коротко заостренные. Молодые листья с кисточкой волосков на верхушке до 3 мм длиной.

Соцветия – узкая сжатая немногоколосковая метелка, 10-25 см длины, 3-7 см ширины, состоящая из 6-20 зеленоватых колосков; колосковые чешуи 3-5 см длиной, в верхней части с ресничками или голые. Нижние цветковые чешуи длиной 15 -17 мм, с краевой полоской волосков, не доходящей до верхушки чешуи на 4-6 мм.

Рисунок 1 – Соцветия ковыля перистого STIPA PENNATA L.

Ость 18-35 см длины, дважды коленчато-согнутая, в нижней закрученной части совершенно голая, выше перистоволосистая, с волосками длиной до 5 мм.

Плод – заостренная зерновка с пушисто-перистой остью. Цветение с конца мая до середины июня. Плодоносит в июле.

Места обитания. Разнотравно-дерновинно–злаковые степи, остепненные поляны и луга, обнажения мела и известняка. Кальцефил, карбонатная и щебневатая почва.

Биология и экология. Численность и тенденции её изменения. Численность популяции устойчиво не высокая. Ковыли идеально приспособлены к жизни в степях. Они обладают оригинальными способами распространения семян, которые у большинства видов снабжены длинными перисто-опушенными сетями. Это замечательный летательный аппарат. С его помощью довольно тяжелая зерновка летит, как на парашюте, в вертикальном положении. Через некоторое время она опускается вдали от материнского растения, но в большинстве случаев не сразу достигает почвы, запутываясь в густом травостое и подстилке из отмерших прошлогодних листьев и стеблей. В вечернее время, при выпадении росы, зерновка начинает "заякореваться". Весьма гигроскопичное нижнее спирально закрученное колено сети начинает раскручиваться и постепенно опускает зерновку все ниже и ниже, пока она не достигает уровня почвы. Далее зерновка, подобно штопору, ввинчивается острым концом в почву.

Лимитирующие факторы:

 антропогенное влияние на места обитания: выпас скота на сохранившихся целинах и балках, распашка целинных земель;

 сбор плодов на сухие букеты;

 низкая конкурентноспособность вида по сравнению с другими крупнодерновинными ковылями.

 эрозионные склоновые процессы;

 распашка целинных степей.

Принятые меры охраны. Ковыль перистый в прошлом — весьма характерное растение русских степей. В настоящее время из-за распашки черноземных степей сильно сокращена численность его популяций. Ведется контроль над состоянием популяций. Сохраняется на территории заповедников и памятников природы.

Рекомендации по сохранению:

Необходимо обеспечить режим охраны на территории ООПТ, так как растение нуждается в сохранении мест обитания и запрещении сбора остей, которые используются для декоративных целей.

Рисунок 2 – Популяция ковыля перистого STIPA PENNATA L.

Цель работы: изучение состояния популяции ковыля перистого в условиях остепненного склона с. Симкино Большеберезниковского района Республики Мордовия.

Территория Республики Мордовия находится в лесостепной зоне – полосе перехода широколиственных лесов в настоящие степи, более выраженные к югу - на границе Пензенской и Саратовской областей. Степные ландшафты, из-за плодородных черноземных почв, почти повсеместно распаханы. Небольшие участки сохранились лишь на различных неудобьях, но и там степная флора и растительность претерпела изменения в связи с антропогенным воздействием. Сохранились фрагменты степных сообществ и в черте с. Симкино, которые вследствие уменьшения числа антропогенных факторов интенсивно восстанавливаются.

Почва района проведения исследований – каменистые обнажения мела и известняка.

Водные ресурсы. Основным водотоком, огибающим район проведения исследований, является река Черменей.

Рельеф. Представлен рядом вытянутых или подковообразных тектонических поднятий, составляющих Алатырьский вал. При абсолютной высоте у с. Симкино (201м) относительные перепады высот достигают 60 и более метров. Такое стояние рельефа способствует образованию большого числа оврагов и интенсивному стоку паводковых вод.

Исследования проводились методом площадок. Всего было заложено 2 площадки, по одной площадке размерами по 10м² на низине и на суходольном лугу степной и лесостепной зоны. На каждой площадке подсчитывалось общее количество растений ковыля перистого. Фенологические фазы ковыля перистого были изучены по методике И.Н. Бейдемана (1979). Также изучена морфологическая структура побегов. На основе биометрических данных определено количественное состояние растений на каждой площадке, выделены среди них ювенильные, имматурные, виргинильные и генеративные состояния растений.

У злаков различают несколько фенологических фаз развития.

Всходы.

Время от посева до появления зависит от влажности и температуры почвы. Почвенная корка вредно отражается на всхожести семян, если в почве мало кислорода, они могут погибнуть. При прорастании вначале появляются зародышевые корни, затем первый зародышевый лист, защищенный со всех сторон бесцветным колиоптелем. На дружность прорастания семян большое влияние оказывает качество посевного материала. Хорошо выполненные семена имеют высокую энергию прорастания и дают дружные всходы.

Кущение.

Различают кустистость общую и продуктивную. Кустистость ковыля зависит от глубины залегания узла кущения, света, влаги и питательных веществ. Большое влияние на кустистость оказывает плодородие почвы. В период кущения заканчивается формирование зачаточного колоса. В период от кущения до выхода в трубку ковыль, как и многие другие злаки, наиболее интенсивно потребляет из почвы питательные вещества

Выход в трубку.

Данная фаза характеризуется образованием у основания главного стебля небольшой выпуклости – бугорка первого стеблевого узла. В этот период заканчивается формирование колосков и цветков.

Колошение.

К началу колошения у ковыля сформировываются генеративные органы – пыльники и пестик с рыльцами.

Цветение и оплодотворение.

Наиболее интенсивное цветение и оплодотворение наблюдается в утренние часы. Цветение - важный период в жизни растений, так как к его концу прекращается рост вегетативных органов и приостанавливается рост корневой системы.

Созревание семян.

В процессе созревания ковыля перистого Stipa pennata L. различают три фазы спелости: молочную, восковую и полную.

К концу фазы молочной спелости, зерно достигает максимальных размеров, его влажность составляет 40-60%. Растения и зерно – зеленого цвета. В этой фазе отмирают нижние листья, а на остальных начинают появляться желтые полосы и пятна. При сдавливании зерна в молочной спелости выделяется жидкость белого цвета. В дальнейшем зерно постепенно высыхает и уменьшается в размерах, а к началу восковой спелости влажность его снижается почти в два раза. В восковой спелости растения приобретают желтый цвет, зеленоватый оттенок сохраняется только у верхних двух-трех стеблевых узлов. Влажность зерна в конце восковой спелости снижается до 21-24%.

После восковой спелости листья и стебли постепенно отмирают, зерно уменьшается в размере. Влажность зерна составляет 20%, оно не режется ногтем.

Как показали проведенные нами исследования фенологических фаз, продолжительность их в разных экотопах отличалась (табл. 1):

Таблица 1

Фенофазы ковыля перистого (StipapennataL.) 2012г.

Таким образом, продолжительность всходов ковыля перистого на низинном экотопе составила 6 дней, на суходольном экотопе – 4 дня. Продолжительность кущения на обоих участках была 3 дня.

Фаза выхода в трубку на низине продолжалась 6 дней, на суходоле в два раза меньше и составила 3 дня.

Фаза колошения ковыля перистого продолжалась на низинном и на суходольном экотопах – 3 дня.

Цветение на низинном экотопе длилось 4 дня, на суходольном экотопе 3 дня.

Фаза образования, формирования семянна низинном экотопе продолжалась 5 дней, на суходольном лугу – 4 дня;

Фаза созревания по трем стадиям длилась:

– молочная спелость на низинном экотопе – 6 дней, на суходольном лугу – 5 дней;

- восковая спелость на низинном экотопе и суходольном лугу – 6 дней;

- полная спелость на низинном экотопе – 5 дней, на суходольном лугу – 3 дня (рис. 3, 4.)

Рисунок 3. - Диаграмма фенологических фаз ковыля перистого Stipa pennataL. на низинном экотопе.

Фенология развития парциальных кустов ковыля перистого (Stipa pennataL.) значительно различается в зависимости от положения участков на склонах (рис. 5).

Рисунок 4. – Диаграмма фенологических фаз суходольного луга.

Как видно из наших наблюдений, наиболее различимы начальные этапы в фенологии злака. Так прорастание на нижнем экотопе длится в течении 5-6 дней, а на верхнем 3-4 дня, то есть с 20 – 27 апреля. Различие наблюдается также и в общей продолжительности вегетации. На низинном экотопе продолжительность ее составляет 67 – 69 дней, а на экотопе суходольного луга 61 – 62 дня. Это связано, видимо, с меньшей прогреваемостью нижнего склона и большей увлажненностью (рис. 5).

Рисунок 5. – Диграмма сравнения фенологических фаз ковыля перистого (Stipa pennata L.).

Состав популяций ковыля перистого (Stipa pennata L.)

Экотоп суходольного луга находится на склоне у села Симкино. Суходольные луга содержат много видов трав, свойственных северным луговым степям: ковыль перистый, типчак, клевер горный, лобазник обыкновенный, зопник, душица, адонис и др. Сокращение выпаса скота на склонах способствовало разрастанию ковыля перистого, горошка тонколистного и другие (рис. 6, табл. 2).

Рисунок 6. – Суходольный склон.

Таблица 2

Состав популяции ковыля перистого на суходольном лугу (10м×10м)

Низинный экотоп находится в овраге между двумя тектоническими поднятиями, составляющими Приволжскую возвышенность. Содержит виды трав, также свойственных северным луговым степям, но с большей увлажненностью местности: ковыль перистый, душица, земляника, клевер горный, тимофеевка луговая, зопник, адонис и др.Низина находится в овраге между двумя тектоническими поднятиями, составляющими Приволжскую возвышенность. Содержит виды трав, также свойственных северным луговым степям, но с большей увлажненностью местности: ковыль перистый, душица, земляника, клевер горный, тимофеевка луговая, зопник, адонис и другие (табл. 3, рис. 7).

Таблица 3

Состав популяции ковыля перистого на низине

(10м×10м)

Рисунок 7. – Популяция ковыля перистого (Stipa pennata L.) с низинного участка.

Наблюдаются достаточно серьезные отличия между изученными участками. Суходольный участок преобладает над низинным по количеству растительных сообществ, но уступает по побеговой густоте.

Заключение.

Мы изучили состояние популяции ковыля перистого (Stipa pennata L.) в условиях остепненного склона с. Симкино Большеберезниковского района Республики Мордовия. Исходя из проведенных нами исследований, можно сделать следующие выводы:

1. Ковыль перистый Stipapennata L. является доминантным видом в слагающих остепненный луг Симкинского склона фитоценозах, однако в северной экспозиции он вытесняется другими видами (клевером горным и др.).

2. Препятствие проникновению прямых солнечных лучей замедляет темпы роста и развитие ковыля перистого Stipapennata L.

3. Уменьшение числа антропогенных факторов приводит к увеличению числа популяций ковыля перистогоStipapennata L., что способствует восстановлению популяции редкого вида и разрастанию по территории остепненных склонов близ с. Симкино Большеберезниковского района Республики Мордовия.

Список литературы:

1. Алехин, В.В. Методика полевых исследований растительности и флоры. Изд. 2-е / В.В. Алехин. – М.: Наркомпрос., 2008. – 208 с.

2. Горчакова, А. Ю. Научные аспекты изучения особенностей побегообразования бореальных злаков / А. Ю. Горчакова // Известия Самарского научного центра Российской Академии наук. − 2011. − Т. 13, № 5. − С. 54–59.

3. Горчакова, А. Ю. О развитии мятлика лугового (Poapratensis L.) в год посева в условиях Республики Мордовия / А. Ю. Горчакова // Биологическая наука и образование в педагогических вузах : сб. науч. статей. – Новосибирск : Изд. НГПУ, 2011. – С. 147–150.

4. Елистратова, Д. Б. Злаковые растения придорожных полос Нижнего Новгорода / Д. Б. Елистратова // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. − 2008. − № 4.

5. Енущенко, И. В. Конспект трибы Aveneae(Poaceae) Байкальской Сибири / И. В. Енущенко // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология. Экология. − 2010. − Т. 3, № 4. − С. 31−39.

6. Кирюхин И.В. Ковыль перистый // Красная книга Республики Мордовия. В 2 т. Т. 1: Редкие виды растений, лишайников и грибов / Сост. Т. Б. Силаева. Саранск : Мордовr. кн. изд-во, 2003. С. 61.

7. Панкратова, Л. А. Восстановительные сукцессии травяных сообществ в ландшафтах южной лесостепи (Воронежская область, музей-заповедник «Дивногорье») / Л. А. Панкратова, Б. К. Ганнибал // Вест. СПбГУ. Серия 7 (геология, география). – 2009.

8. Панкратова, Л. А. Особенности первых стадий восстановления степной растительности на залежах в музее-заповеднике «Дивногорье» (Воронежская область) / Л. А. Панкратова // Россия и окружающий мир глазами географов : сб. науч. статей. – СПб., 2006.

9. Серебрякова, Т.И. Морфогенез побегов и эволюция жизненных форм злаков / Серебрякова Т.И. – М.: Наука, – 1971. – 359 с.

10. Уланова, Н. Г. Новая модель для описания динамики популяций растений / Н. Г. Уланова, Д. О. Логофет, А. Н. Демидова, И. Н. Клочкова // Математика, компьютер, образование : сб. науч. статей. – М.-Ижевск, 2003. – Вып. 10.

11. Чистякова, Н. С. Влияние условий увлажнения почвы на рост морфологических структур зародышей дикорастущих злаков Восточного Забайкалья / Н. С. Чистякова, Н. П. Ларина // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий : материалы XI Международной научной школы-конференции студентов и молодых ученых. Выпуск 11. / отв. ред. В. В. Анюшин. – Абакан : Изд-во Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова, 2007.

12. Чистякова, Н. С. Критерии оптимального эколого-биологического статуса семян у популяций дикорастущих злаков Восточного Забайкалья / Н. С. Чистякова, Н. П. Ларина // Молодежь Забайкалья: перспектива развития края : материалы XII международной молодежной научно-практической конференции. – Ч.I. – Тез. докл. – Чита : ЗабИЖТ, 2008.

13. Чистякова, Н. С. Сила роста проростков дикорастущих злаков StipakryloviiRoshev. и Leymuschinensis (Trin.) Tzvel. в условиях Восточного Забайкалья / Н. С. Чистякова, И. Э. Илли // Естествознание и гуманизм. Современный мир, природа и человек : сборник научных трудов / под ред. Н. Н. Ильинских. – Т. 4, №4. – Томск, 2007.

14. Чистякова, Н. С. Эколого-биологические особенности дикорастущих злаков Читинской области / Н. С. Чистякова, Н. П. Ларина // Биоморфологические исследования в современной ботанике : материалы международной конференции / Ред. О. В. Храпко. – Владивосток : БСИ ДВО РАН, 2007.